[發明專利]一種耐海水腐蝕超低碳貝氏體鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201010199996.5
• 申請日: 2010-06-13
• 公開（公告）號: CN101880835A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 崔文芳;張思勛;董杰;劉春明;任海鵬;王慧玉;韓文習
• 申請（專利權）人: 東北大學;萊蕪鋼鐵集團有限公司
• 主分類號: C22C38/54
• 分類號: C22C38/54;C22C38/12;B21B37/74
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

技術領域

本發明屬于涉及耐腐蝕鋼及其制備方法，特別涉及一種耐海水腐蝕超低碳貝氏體鋼及其制備方法。

背景技術

隨著海上以及沿海經濟的發展，用于跨海大橋、船舶、海上石油鉆井平臺等領域要求鋼結構具有高強度、高低溫韌性、高可焊性等優良的綜合性能，超低碳貝氏體鋼是能夠滿足這種力學性能需求的理想材料。但這些鋼結構的應用環境為長期暴露在含氯離子的海岸大氣或海水中，腐蝕性介質的侵蝕使得鋼結構的使用安全性和使用壽命受到嚴重威脅，通常采取涂漆或陰極保護措施來防止海水或含氯離子大氣對結構鋼的危害。如果能夠提高超低碳貝氏體鋼自身的耐腐蝕性能，使其在使用時免除涂漆或陰極保護措施，可以大大降低鋼結構的維修和維護成本，保證鋼結構的使用安全性和長壽命。

在目前已公開的耐腐蝕低合金高強度鋼相關文獻技術中，日本申請的專利(公開號JP61012849)介紹了一種耐海水腐蝕低碳鋼，主要是通過將提高Ni含量至2～4％，以及熱軋后快冷+自回火工藝使得鋼筋外層為馬氏體或貝氏體，內層為鐵素體和珠光體來保證鋼的低溫韌性和耐海水腐蝕性。這種方法原材料成本高，生產工藝復雜，組織難于控制，鋼的強度達不到高強度標準。另一個日本中請的專利(公開號JP9067619)介紹了一種高強度熱軋鋼板的合金化和生產工藝。該鋼種的合金化程度較高，特別是提高了Mo、Ni、Cu等較貴重金屬的含量，在改善鋼的抗腐蝕性的同時也增加了鋼的制造成本。2001年公開的美國申請的專利(公開號US6315946)介紹了一種超低碳貝氏體耐候鋼添加了Mn、Cu、Nb、V、Ti、P、Mo、Ni、B合金元素，其數量達9種之多，這對于工業化生產很難精確控制各合金元素的化學成分，合金元素特別是微合金化元素種類過多，不僅增加鋼的制造成本，而且各元素之間會產生復雜的相互作用，影響發揮各自元素的作用。2007年公開的中國申請的專利(公開號CN200610125365.2)介紹了低碳貝氏體耐候鋼采用熱軋后淬火+回火工藝生產，雖然提高了鋼的強度，但使生產工藝復雜化，生產周期延長，對于大型板材和長型材不容易實現。2008年公開的中圍申請的專利(公開號CN200810047488.8)涉及一種無碳化物貝氏體鋼，該發明的不足之處是僅提供了化學成分和軋制工藝，但未能提供鋼的力學性能指標，在模擬海水實驗中腐蝕速率低的鋼大都含有高含量的Mn，Cu，Ni，這不僅增加了原材料成本，而且對鋼的熱塑性以及韌性都極為不利。

發明內容

針對現有耐海水腐蝕鋼綜合性能不好、制備成本高等問題，本發明提供一種耐海水腐蝕超低碳貝氏體鋼及其制備方法。

本發明的耐海水腐蝕超低碳貝氏體鋼的組織為粒狀貝氏體，其成分按重量百分比為C0.02～0.05％，Mn?1.0～1.5％，S＜0.006％，Si0.24～0.40％，P?0.04～0.09％，Ni0.05～0.2％，Cu0.3～0.5％，Nb?0.03～0.04％，Mo?0.2～0.4％，B?0.002～0.005％，Al＜0.08％，Cr≤0.06％，余量為Fe。

上述低碳貝氏體鋼的屈服強度至少540MPa，抗拉強度至少690MPa，斷后伸長率32～35％，斷面收縮率69～76％，室溫沖擊吸收功?134～145J，-40℃沖擊吸收功97～129J。

上述貝氏體鋼的焊接冷裂紋敏感系數Pcm為0.13～0.15，耐候指數(I)為6.29～6.95。

本發明的成分的設定原理在于：

碳對鋼的強度、韌性、可焊性影響很大，為避免鋼中出現滲碳體，降低韌性，且不利于可焊性，碳含量應低于0.06，但如果碳含量過低，對于大生產冶煉比較困難，因此，碳含量的范圍限定在0.02～0.05％。

錳有利于提高強度和韌性，對貝氏體轉變有很大的促進作用，成本低廉，Mn-Cu復合有利于提高耐大氣腐蝕性能。錳與硫形成高熔點MnS，防止FeS導致熱脆，抵消硫對耐蝕性的有害作用。錳含量超過2％時將使熱軋鋼在冷卻過程中產生下貝氏體，在提高強度的同時損害塑性和韌性；本發明中錳含量限定在1.0～1.5％。

磷在鋼中常被做為有害雜質而加以限制，但是P與Cu復合能夠促進具有保護作用的羥基氧化物的形成，而且使氧化膜具有自我修復功能，抑制腐蝕的進一步發生。磷還有強烈的固溶強化效果。磷含量過高容易在晶界偏聚，形成磷化物，對鋼的低溫韌性產生不利影響，因此，磷含量限制在0.04～0.09％。

鎳具有改善鋼的低溫韌性和抗腐蝕作用，在含銅鋼中可防止熱脆，但鎳是貴重金屬，因此，加入量限制在0.05～0.2％。