[發(fā)明專利]一種耐高溫高濕高鹽霧海洋大氣環(huán)境的耐候鋼及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010044231.8
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111172458B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曉剛;孫美慧;杜翠薇;劉智勇;程學(xué)群;黃運華
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/42;C22C38/44;C21D8/02
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明公開了一種耐高溫高濕高鹽霧海洋大氣環(huán)境的耐候鋼及制備方法，屬于耐候鋼技術(shù)領(lǐng)域。該鋼的化學(xué)成分及重量百分比為，C:0.03～0.07,Si:0.35～0.55,Mn:1.15～1.35,P:≤0.01,S:≤0.025,Cu:0.25～0.45,Cr:2.5～3.5,Ni:0.9～1.1,Mo:0.05～0.15,Sn:0～0.6,其余為Fe。通過真空感應(yīng)爐冶煉出符合成分設(shè)計范圍的鋼錠，經(jīng)過后續(xù)控軋控冷工藝，最終得到組織為貝氏體的耐候鋼。本發(fā)明耐候鋼具有優(yōu)異的綜合性能，在提高Cr，降低高成本Ni含量的基礎(chǔ)上，添加Mo、Sn等微合金元素，不僅能滿足南海這種高溫高濕高鹽霧的苛刻服役環(huán)境對高耐候性的要求，還能滿足鋼材穩(wěn)定的力學(xué)性能要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于耐候鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種耐高溫高濕高鹽霧海洋大氣環(huán)境的耐候鋼及制備方法。

背景技術(shù)

長期以來，由于我國低合金結(jié)構(gòu)鋼在設(shè)計和制造方面一直向著多品種、高強韌、復(fù)雜載荷、易焊接等主要方向發(fā)展，并未將耐蝕性作為結(jié)構(gòu)鋼的設(shè)計標準之一。即使是耐候鋼，也都完全以大陸性氣候環(huán)境為基礎(chǔ)服役條件，因而常規(guī)的低合金結(jié)構(gòu)鋼或耐候鋼在南海熱帶、亞熱帶環(huán)境下，短時間內(nèi)就因為嚴重的腐蝕而失效，完全無法滿足服役要求。尤其是南海島礁工程設(shè)施設(shè)備常年暴露于高溫、高濕、高鹽霧、高輻射的海洋環(huán)境中，目前已成熟的耐候鋼種在該環(huán)境下表現(xiàn)出壽命縮短、過早報廢、頻繁修補與維護，顯著降低了設(shè)施設(shè)備的完好率，直接影響島礁工程的可靠性和使用壽命。

耐候鋼的研發(fā)起源于歐美，1933年美國的U.S.Steel公司首先研制成功了耐大氣腐蝕的含Cu低合金鋼——Cor-Ten系列鋼。在Cor-Ten系列基礎(chǔ)上，各鋼鐵大國根據(jù)資源和使用要求都開發(fā)了品種繁多的耐候鋼系列。我國自20世紀60年代開始自主研發(fā)耐候鋼，最早是針對橋梁用鋼而研制的16MnCu耐候鋼，后又試制了09CuPTi薄板耐候鋼。進入80年代，關(guān)于耐候鋼的國家科技攻關(guān)正式展開，各個鋼廠繼往開來，學(xué)習(xí)國外先進耐候鋼成分制造工藝，自主研發(fā)出一大批耐候鋼種，其中包括攀鋼集團開發(fā)的09CuPRE、濟南鋼鐵公司開發(fā)的09MnNb、武鋼集團開的09CuPTi、鞍鋼集團開發(fā)的08CuPVRE及寶鋼的B480GNQP等。2000年以后鐵道部提出鐵路車輛高速、重載的發(fā)展要求，聯(lián)合寶鋼、鞍鋼、武鋼等企業(yè)開發(fā)了450MPa的Q450NQRl高強度耐候鋼等。然而，目前針對南海環(huán)境這一苛刻服役環(huán)境，我國目前尚無完備的研究基礎(chǔ)和技術(shù)水平，急需建立新型合金體系的耐候鋼，使其在高溫高濕高鹽霧環(huán)境下具有較高的耐蝕性。

目前在嚴苛海洋大氣環(huán)境中，只有3Ni鋼的耐候性得到廣泛認同，但由于Ni屬于稀有金屬，礦產(chǎn)資源并不豐富，且在鋼中回收率極低，導(dǎo)致3Ni鋼成本較高，應(yīng)用受限，因而自主開發(fā)出適用于南海高溫高濕高鹽霧海洋大氣環(huán)境用的經(jīng)濟型耐候鋼勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種耐高溫高濕高鹽霧海洋大氣環(huán)境的耐候鋼及制備方法，通過降低Ni含量，提高Cr含量，并輔助添加Mo、Sn等微合金元素以改善耐蝕性，最終提供一種適用于在高溫高濕高鹽霧海洋大氣環(huán)境中使用的耐候鋼。

一種耐高溫高濕高鹽霧海洋大氣環(huán)境的耐候鋼，耐候鋼的化學(xué)成分(wt％)如下:C:0.03-0.07,Si:0.35-0.55,Mn:1.15-1.35,P:≤0.01,S:≤0.025,Cu:0.25-0.45,Cr:2.5-3.5,Ni:0.9-1.1,Mo:0.05-0.15,Sn:0-0.6,其余為Fe。軋制后的組織為貝氏體。

下面對以上各成分元素作用機理進行簡述

C：本設(shè)計成分采用的是超低碳，一方面有助于貝氏體的形成，得到板條貝氏體組織，增強鋼的韌性，另一方面，這種超低碳可避免較大尺寸的碳化物形成，避免與鋼基體形成微電偶，提高耐蝕性，因而將其含量控制在0.03％～0.07％.