[發明專利]一種5Cr耐腐蝕用鋼及其生產方法

有效

• 申請號: 201410247308.6
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN103993229A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 晁月林;周玉麗;邸全康;王立峰;王全禮;程四華;王勇;鄭福印;王曉晨;李睿英
• 申請（專利權）人: 首鋼總公司
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;C22C33/04;C21D8/00;C21D11/00
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于高Cr耐腐蝕用鋼技術領域，特別是涉及一種5Cr耐腐蝕用鋼及其生產方法。

背景技術

在我國耐腐蝕用鋼的發展尚在初期階段，目前國內主要的耐腐蝕用鋼有耐候鋼(耐SO₂腐蝕)、耐海水用鋼(Cl^-1腐蝕)。前者在一般性的工業環境條件下，添加一定量的Cu-P系合金即可滿足耐腐蝕性能要求，而后者則不同，由于氯離子穿透腐蝕銹層及鋼基體的能力較強，在顯微缺陷及夾雜物位置，可迅速穿透腐蝕基體，因此，氯離子環境下需添加大量的昂貴合金如Ni、Cu等與Cr配合使用，才能起到延緩鋼鐵腐蝕的作用。不銹鋼是高昂貴合金的代表鋼種，然而根據其用處不用，對其耐蝕性的要求不同，故而對于一般用處的特別是建筑用鋼來說，運用大量的昂貴合金和復雜的工藝生產很不經濟。

混凈土、錨桿支護等建筑用鋼等是我國目前一種應用最普遍的一種鋼鐵材料。隨著鋼的用處不同，普通鋼的腐蝕程度以及耐久度顯現出明顯的劣勢：其一、我國在沿海地區以及海洋工程、沼澤地工程等自然環境非常惡劣的環境條件下使用普通建筑用鋼已經無法滿足其使用壽命的要求；其二，國內目前的建筑用材均采用的是海沙，其富含大量的氯離子，在混凈土中長期侵蝕鋼基體，可以使得鋼的壽命大大降低；其三，即使添加了Cu、Ni合金可起到延緩腐蝕的作用，但其價格比較昂貴，成本大大提高，也很難推廣到建筑用鋼領域中。因此，開發低成本的強耐腐蝕性用混凝土用鋼筋尤為重要。

Cr元素不僅是耐腐蝕元素，它可以提高鋼基體的腐蝕電位，使得基體的耐腐蝕能力增強，又是淬透性元素，它可以增加孕育期，推遲珠光體、貝氏體轉變，使得鋼基體淬透性增強。不銹鋼中Cr的添加量一般為18wt％Cr+10wt％Ni，合金成本較高，故耐腐蝕性能非常好，但在建筑用鋼領域中，由于其用處不同，對耐腐蝕性能的要求不同，即若將腐蝕性能提高1倍，即可使得鋼的使用年限提高1倍，這大大降低了建筑用鋼對鋼鐵的損耗。

發明內容

本發明的目的在于提供提供一種5％Cr耐腐蝕用鋼及其生產方法，針對現有技術的不足，該鋼種具有優異的耐氯離子腐蝕性能和超高強度、高塑韌性，成本遠低于不銹鋼鋼筋，適用于應用在復雜海洋環境要求超高強度、高塑韌性的建筑類產品中。

因此，本發明開發的5wt％Cr鋼，以其特殊的用途，優異的耐腐蝕性能，相對較低的成本，可以推廣至生產應用中。

本發明的5Cr耐腐蝕用鋼的化學成分及質量百分比為：C：0.05％-0.07％、Si：0.1％-0.3％、Mn：0.5％-0.8％、P：≤0.02％、S：≤0.01％、Cr：4.5％-5.5％、N：0.02％-0.05％，余量為Fe及不可避免雜質。無需加入其他如V、Nb等強碳化物形成微合金元素。

5Cr耐腐蝕用鋼及其生產方法，包括如下步驟：

該耐腐蝕鋼的生產工藝特征在于：鐵水→轉爐冶煉→添加鉻鐵合金→精煉→連鑄成小方坯→加熱爐加熱→控制軋制→控制冷卻。在工藝中控制的技術參數為：

煉鋼工藝及控制為：轉爐終點添加鉻鐵合金，連鑄采用全保護澆注，夾雜物控制級別≤1.5級。

軋鋼工藝及控制為：加熱溫度為1200℃±15℃、開軋溫度1020℃±15℃、精軋溫度采用920℃±15℃，軋后強穿水至350℃±20℃，上冷床溫度400℃±20℃，以防止復相組織的存在。

添加的鉻鐵合金為低碳合金。

采用本方法生產的鋼的顯微結構為細板條馬氏體+少量殘余奧氏體。

采用以上方法得到屈服強度Rp0.2≥600Mpa、抗拉強度Rm≥900Mpa、延伸率≥10％、殘余奧氏體含量為3％-7％、耐蝕性能為Q235碳鋼2-3倍的高強度高塑韌性能的鋼筋混凝土耐腐蝕用鋼。

本發明的控制關鍵點在于：1)本發明是以普通的超低碳鋼為基礎，在普通碳鋼的基礎上添加質量分數為5wt％的Cr，鉻是既具有強烈的鈍化元素，又具有較強的淬透性，可以顯著增加珠光體的孕育期，使得在較低的冷速下獲得高強度的組織。因此，5wt％的Cr在熱軋材空冷的過程中無法獲得馬氏體+少量的殘余奧氏體組織，而可以通過軋后冷卻的方式提高冷卻速度，增加孕育期，以獲得馬氏體組織，提高鋼基體的鈍化能力，降低腐蝕速率。2)碳化物、夾雜物等在腐蝕過程中可以作為腐蝕源，加速鋼鐵腐蝕。本發明以較低的碳含量、較高的氮含量為基體，在保證基體強度的同時，減少Cr的碳化物的析出量，減少腐蝕質點，適當的減少腐蝕速率。同樣，鋼中夾雜物級別等同樣是為了減少夾雜物，降低腐蝕源，降低鋼基體的腐蝕速率，提高使用壽命。