[發明專利]高強度耐候鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201310050995.8
• 申請日: 2013-02-17
• 公開（公告）號: CN103103458A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 劉洋;韓斌;楊奕;郭愛民;蔣揚虎;譚文;汪水澤
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C33/04;C21D8/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;杜傳青

技術領域

本發明屬于鋼鐵材料領域，具體涉及一種減免涂裝的高強度耐候鋼及其制備方法。

背景技術

隨著工程機械、汽車、集裝箱等行業的飛速發展，對鋼鐵材料的性能和質量要求也越來越高。高強度鋼的使用可以減輕構件的重量，減少設備的燃料消耗等，在集裝箱、工程機械、汽車和鐵道車輛等領域，高強度及輕量化已成為趨勢。

鋼材在從原材料庫存，零部件加工和裝配，成品的運輸和儲存，一直到最后的服役過程都會受到不同程度的大氣腐蝕。據統計，我國每年為腐蝕支付的費用總和達5000億元，約占國民經濟總值的5%，造成巨大的損失。因此，大力發展高強度耐候鋼，不僅能使其在鐵路貨車、集裝箱、橋梁、通訊及電力塔架等領域都發揮重要作用，而且能有效節約資源，符合國家建設節約型社會的具體要求，具有顯著的經濟效益和社會意義。

高強度耐候鋼，一般應具有以下三個方面的性能特征：1、優良的耐大氣腐蝕性能，在一定條件下要求裸露使用，即免涂裝使用或至少減涂裝使用；2、較高的強度和優異的低溫韌性；3、優異的焊接性能和成型性能。

而要得到具備以上三項性能的耐候鋼，現有技術主要考慮了以下三個方面或其中的一到兩個方面：

(1)合金成分

合金成分設計應在較低成本原則下滿足鋼種在耐候性和強度方面的要求，同時也要保證其低溫韌性及焊接性能。通過Cu、P、Cr等耐候元素的添加保證其耐候性能，配合Nb、Ti等微合金元素進行強化，在一定軋制工藝條件下得到鋼種所需的高強度及其他力學性能。

(2)組織類型

碳鋼的組織形態對其耐蝕性能有一定的影響。一般碳素結構鋼組織主要由鐵素體和滲碳體組成，這種不同相在化學腐蝕介質中的電極電位不同，鐵素體電位較低，而滲碳體的電位較高。鋼在電解液中，滲碳體相對鐵素體是陰極，從而導致鋼腐蝕加速。因此，控制鋼中滲碳體的析出，得到單一均勻的主要組織，有利于提高鋼的耐蝕性能。針狀鐵素體、超低碳板條貝氏體等組織在具有良好力學性能的同時也具備較好的耐腐蝕性能。

(3)鋼質純凈度

大量研究表明，材料的純凈度對其耐蝕性影響很大。鋼中夾雜物是最主要的點蝕誘發源，夾雜物的類型、形態、數量對鋼的點蝕誘發敏感性有重要影響，其中MnS夾雜的點蝕誘發敏感性較強。因此需要最大限度地去除鋼中S、P、O、N、H等雜質元素并嚴格控制鋼中夾雜物特別是MnS的數量、尺寸、形態及分布。

例如，關于高強度耐候鋼及其制造方法，國內外已有如下專利：

專利公開號為CN101376953A的中國專利公開了“一種高耐蝕高強度耐候鋼及其制造方法”，其特點是采用超低碳、低錳、中鉻的Cr-Ni-Cu系成分、利用Ti微合金化，最終得到具有較好耐候性的700MPa級耐候鋼。

專利公開號為CN101792888A的中國專利公開了“一種高強耐候鋼及其制造方法”，其特點是采用超低碳、中錳、中鉻的Cr-Ni-Cu系成分、采用Ca加Re的夾雜物復合變質處理，屈服強度能達到550MPa左右。

專利公開號為CN101660108A的中國專利公開了“非調質針狀組織高強度低屈強比耐候鋼及其生產方法”，其特點是采用低碳、中錳的Cu-Ni-Cr系設計，添加了一定量的Mo，利用Nb，Ti微合金化，最終得到較好綜合性能的高強耐候鋼。

專利公開號為CN1609257A的中國專利公開了“針狀組織高強度耐候鋼及其生產方法”，其特點是采用極低碳、Cu-Cr-Ni-Mo-Nb的加入及Ti-Al-Zr-RE或Ca中的兩種或兩種以上復合添加，最終得到500MPa級別其具有針狀組織的耐候鋼。

專利號為US6315946的美國專利公開一種“Ultra-low?Carbon?Bainitic?Weathering?Steel”，其特點是采用超低碳、Cu-Cr-Ni系成分設計，通過微合金強化及控軋控冷得到所需力學性能及耐候性，但屈服強度僅為450MPa左右。

以上專利基本上都是在Cu-Cr-Ni等成分體系的基礎上，輔以Nb、Ti等微合金化元素，利用控制軋制及控制冷卻手段得到所需力學性能及耐候性能。其中僅少量專利考慮了組織類型和鋼質純凈度對耐候性能的影響，并輔以控制措施。并且以上專利都忽視了另一個重要因素：表面氧化鐵皮層對耐候性的影響。