[發明專利]一種含稀土元素的免涂裝耐候鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201811154116.5
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN109252092B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 王青峰;白福臣;胡兵;閆旭強;董汪越;何江里
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/50;C21D8/02;C22C33/04
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 郝曉紅;王苑祥

本發明提供一種含稀土元素的免涂裝耐候鋼及其制備方法，屬于耐候鋼技術領域，采用的技術方案是通過優化化學成分Cr、Ni、Cu、Mo、Re、Ca之間含量及配比，控制1.0≥X≥0.3，其中，X是(20 Re+50Ca)與(1.5Cr+Ni+Cu+1.2Mo)之間的比值。有益效果是：本發明提供的耐候鋼在焊接時，各類焊縫的夾雜物數量明顯減少、尺寸明顯減小，焊縫裂紋傾向明顯降低，焊接冶金質量大大提高，探傷合格率提高；除添加適量的Si、Ni、Cr、Cu，使耐大氣腐蝕指數I≥6.5以外、還通過添加適量的Y和Mo，提高了耐候性能，既更耐大氣腐蝕，又保持優異的力學性能。

技術領域

本發明屬于耐候鋼技術領域，具體涉及一種含稀土元素的免涂裝耐候鋼及其制備方法，尤其適用于焊接結構用免涂裝耐候鋼。

背景技術

隨著我國橋梁行業鋼橋設計制造技術的發展，各種跨海、跨河、跨峽谷的大跨度鋼結構橋梁對特殊橋梁鋼材料綜合性能的要求越來越高。耐候橋梁鋼具有良好的耐大氣腐蝕性能、可免涂裝使用，同時還具有優良的綜合力學性能，可滿足大跨度鋼橋對安全性、經濟性、耐久性及環保的要求，已逐漸廣泛應用于免涂裝耐候鋼橋的建造，是一種綠色高效制造新技術的新型鋼，具有全壽命周期成本降低、制造工期縮短、危害有機物釋放減少、褐色外觀與自然環境相協調等優勢。

現有耐候鋼通常采用CORTEN鋼系列鋼種，采用Cr-Ni-Cu-Mo-Si合金系，如2009年公開的“一種耐候厚鋼板及其制造方法”（申請公布號CN102021494A）、2010年公開的“一種高強耐候鋼及其制造方法”（申請公布號CN101792888A）、2010年公開的“熱軋態屈服強度500MPa級耐候橋梁鋼及其制造方法”（申請公布號CN101892431A）、2013年公開的“耐候鋼板及其制造方法”（授權公告號CN102168229B）、2012年公開的“一種含Mo的高性能橋梁耐候鋼及其制備方法”（授權公告號CN102534417B）、2013年公開的“一種超低溫耐候結構鋼板及其生產方法”（授權公告號CN103361569B）、2013年公開的“一種高韌性、高耐候鋼及其制造方法”（授權公告號CN103695801B）、2015年公開的“一種高強耐候橋梁鋼及其制備方法”（申請公布號CN105331880A）、2015年公開的“一種抗震耐候橋梁鋼及其制造工藝”（申請公布號CN105506450A）、2016年公開的“485MPa級TMCP+回火耐候橋梁鋼板及生產方法”（申請公布號CN105779883A）、2016年公開的“一種耐候結構鋼板及其生產方法”（申請公布號CN106191669A）等，所包含的化學成分如下表1所示。

表1現有技術耐候鋼的化學成分（wt. %）

含量范圍的Si（0.1~1.0 wt.%）、Mn（0.1~1.6wt.%）、Cr（0.3~3. 5 wt.%）、Ni（0.1~0.6 wt.%）、Cu（0.2~0.6 wt.%）、Ca（≤0.04wt.%）、Mo（≤0.4 wt.%）、RE（≤0.03 wt.%）等合金元素，以提高耐候性能、調整力學性能。但是，較多的Cr、Ni、Cu、Mo等耐大氣腐蝕合金元素，造成實際焊接、特別是熔化極二氧化碳氣體保護焊接過程中，Cr和Mo在較強的氧化氣氛下被氧化燒損而可能形成尺寸較大的夾雜物，且熔池金屬粘度較高，使流動性降低，較多夾雜物難于上浮而滯留在焊縫中，有損焊縫韌性，甚至導致焊縫裂紋，惡化了焊接性能，給耐候鋼的使用及壽命、安全性帶來了諸多困難，減少焊縫中夾雜物，提高耐候鋼及焊縫耐候性能的同時保證、提高焊接性能是耐候鋼技術領域亟待解決的技術問題。

發明內容

為解決耐候鋼焊縫夾雜物多、強度低、低溫韌性差的技術問題，本發明提供一種含稀土元素的免涂裝耐候鋼及其制備方法，通過優化化學成分之間的含量配比，進一步添加適量的Y和Mo，使其過渡到焊縫，以更好的控制熔池冶金反應，實現了免涂裝耐候鋼耐候性能及力學性能優良的同時，焊縫夾雜物大大降低。