[發明專利]一種耐蝕抗菌船用含銅低碳鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 202011592290.5
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112725699B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 李勝利;劉宏宇;滕瑩雪;肖卿鶴;馬凱杰;艾新港;郭菁;汪淼
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C21D1/00;C21D1/18;C21D6/00;C21D8/02;C21D9/00;C22C33/06
• 代理公司: 鞍山順程商標專利代理事務所(普通合伙) 21246
• 代理人: 陳晴梅

本發明應用于材料加工與控制技術領域。本發明涉及一種耐蝕抗菌船用含銅低碳鋼，其特征在于：其化學成分組成按重量百分比為：碳0.05％～0.14％，硅0.35％～0.42％，錳0.73％～1.1％，鎳1.9％～3.1％，鉻0.42％～1.2％，鉬0.18％～0.70％，銅1.80％～3.20％，釩0.01％～0.03％，鈮0.20～0.30％，余量為鐵。本發明通過調節鎳、鉻、鉬、銅和鈮元素的配比，并進行抗菌熱處理工藝，先進行固溶處理，再進行回火處理，冷卻至室溫。使得本鋼具備優良的耐海水腐蝕及耐海洋微生物腐蝕的性能。

技術領域

本發明屬于材料加工與控制技術領域，具體涉及一種耐蝕抗菌船用含銅低碳鋼及其制備方法。

背景技術

隨著國家大力發展海洋資源及海洋強國等重大戰略的實施，海洋工程用鋼面臨前所未有的耐蝕防污性能考驗。距統計，我國鋼鐵腐蝕造成的總損失2.5萬億/年，一半左右來自海洋腐蝕，由材料腐蝕造成的安全事件也屢見不鮮，青島的海洋輸油管道爆炸造成的人員傷亡及經濟損失高達7.5億元。而海洋中的微生物腐蝕更是目前全世界在探究的重點對象，在微生物眾多的海洋環境下，微生物對普通合金鋼的腐蝕情況較嚴重，傳統合金鋼毫無防污性能。面對高溫、高濕、高鹽和生物多樣化的海洋環境，傳統低合金用鋼已經無法滿足綠色長壽命和更安全的新要求。

在海洋環境下，傳統的海洋工程用鋼經過惡劣環境長時間的腐蝕后，通過技術手段觀察其腐蝕橫截面可發現，內銹層出現大量裂紋，為腐蝕性離子到達基體提供通道，而外銹層穩定的α-FeOOH含量較少；在對比有無微生物的海洋環境下對海洋工程用鋼的腐蝕情況發現，有微生物的腐蝕速率較快30%，所以從成分設計的角度出發，控制合金元素的含量使其保護基體阻礙腐蝕性離子通過，促進外銹層形成穩定的α-FeOOH吸附鋼材表面，提高材料的耐蝕性能；進行特殊的含銅低碳鋼的抗菌熱處理工藝，使其具有一定的殺菌作用，阻礙微生物對其的腐蝕。能否滿足耐蝕性能和抗菌性能的雙優調控是海洋工程用鋼服役的重要條件。

銅作為重要的耐蝕元素，當鋼材中銅元素含量達到0.04%時，大氣對其腐蝕率大大下降；而當銅元素含量超過0.15%后對鋼材耐大氣腐蝕性的提高將不再明顯。隨著研究的深入，發現銅元素不僅可使鋼材體現優良的耐蝕性而且具有一定的殺菌性。申請號為201410125340.7的中國專利申請公開了一種含銅合金型抗菌不銹鋼的鑄造成型法，通過控制銅元素含量進行特殊熱處理手段進行抗菌不銹鋼鑄造；申請號為201410036368.3和CN202010845048.8的中國專利，通過調控銅、鉻、鎳、鉬等合金元素含量，分別發明了一種耐南海海洋環境用耐蝕鋼板的生產工藝和一種大線能量焊接用低合金鋼及其制備方法；基于目前的發明情況，抗菌不銹鋼的生產成本過高，而海洋耐蝕用鋼卻很難達到抗菌工藝。

基于目前的國情與我國海洋工程用鋼的研究現狀，打破技術瓶頸而研發此方法，開辟我國耐蝕防污性鋼材的新天地。

發明內容

本發明的目的是提供一種耐蝕抗菌船用含銅低碳鋼及其制備方法，這種低碳合金鋼可耐海水腐蝕和抗微生物侵蝕，能夠在海洋環境下體現出優異的性能，延長服役時間。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種耐蝕抗菌船用含銅低碳鋼，其特征在于：其化學成分組成按重量百分比為：碳0.05％～0.14％，硅0.35％～0.42％，錳0.73％～1.1％，鎳1.9％～3.1％，鉻0.42％～1.2％，鉬0.18％～0.70％，銅1.80％～3.20％，釩0.01％～0.03％，鈮0.20％～0.30％，余量為鐵。

一種耐蝕抗菌船用含銅低碳鋼的制備方法，其特征在于，軋制后鋼板坯先進行固溶處理：在930℃-1200℃進行固溶處理，保溫時間為3-50分鐘，水冷至室溫；然后在750-1180℃進行回火處理5-9小時，空冷至室溫。