一种耐海洋环境腐蚀的钢板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐海洋环境腐蚀的钢板及其制备方法。本发明专利技术的钢板化学成分为：碳0.10-0.16%，硅0.10-0.30%，锰0.90-1.20%，磷0.08-0.12%、硫≤0.010%，铌0.015-0.03%，钛0.020-0.030%，铜0.50-0.60%，镍0.40-0.50%。余量为铁及不可避免的杂质。本发明专利技术通过独特成分设计、简化工艺控制手段，从多个方面提高钢的耐腐蚀性能。采用本发明专利技术的方法生产的钢板屈服强度达到500MPa级以上、耐腐蚀因子可保证在6.0以上，钢板最大厚度可达50mm，可以满足海洋环境对所用钢材提出的耐腐蚀性的要求。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。本专利技术的钢板化学成分为：碳0.10-0.16%，硅0.10-0.30%，锰0.90-1.20%，磷0.08-0.12%、硫≤0.010%，铌0.015-0.03%，钛0.020-0.030%，铜0.50-0.60%，镍0.40-0.50%。余量为铁及不可避免的杂质。本专利技术通过独特成分设计、简化工艺控制手段，从多个方面提高钢的耐腐蚀性能。采用本专利技术的方法生产的钢板屈服强度达到500MPa级以上、耐腐蚀因子可保证在6.0以上，钢板最大厚度可达50mm，可以满足海洋环境对所用钢材提出的耐腐蚀性的要求。【专利说明】
本专利技术属于冶炼
，具体涉及一种在海洋环境中使用的耐腐蚀的高强度低合金钢板及其制备方法。
技术介绍
钢铁材料的腐蚀主要是电化学腐蚀。由于材料内部成分、组织等不均匀性,加上外界湿气与材料表面形成电解液薄膜，造成了材料内部及材料与外界溶液之间形成了电位差，引起材料发生电化学腐蚀，其中尤以点蚀造成的危害最为严重，其诱发的实质是钢中夹杂物。海洋环境与内陆环境有明显的差别，经历不同的海洋大气腐蚀(比内陆大气对钢铁的腐蚀程度要高4~5倍);飞溅区的腐蚀；潮差区的腐蚀；全浸区的腐蚀；海泥区的腐蚀；海生物的影响等，对钢材的耐腐蚀性能提出了更高的要求。目前国内外主要采用Cr、N1、Mo、Cu等合金化手段研制耐海水腐蚀用钢，其实质是通过表面钝化膜的形成和合金铁素体电极电位的提高来降低腐蚀速率。一般Cu低于0.4%，Cr可以提高钢的钝化性能，在海水环境体系可以促进钢表面生成稳定的钝化膜，但单纯添加Cr元素并不能极大提高钢的耐海水腐蚀性能，并且过量的Cr元素对钢的耐海水腐蚀性能反而具有逆效应，且添加了 Cr增加钢的点蚀倾向。资料显示:Ni可减缓材料的腐蚀随时间的发展趋势，并且抑制腐蚀的逆效应及点蚀倾向。日本JFE的 耐海水腐蚀钢专用钢种JFE-MARIN400/490、国内IOCrCuSiV、IOCrMoAl、10Cr2MoAlRE等属于高S1、高Al成分设计，必然带来连铸困难；常见的舰艇用钢可耐海水腐蚀，例如美国海军的HSLA、HY系列钢，国内的907、921、945潜艇用钢，不过，这类钢主要为低碳、高Ni成分体系，成本昂贵，作为量大面广的民用结构用钢来说很不经济。由国家知识产权局公开的一项南京钢铁股份有限公司申请的申请号为200810122618.X，名为“一种耐海水腐蚀钢及其生产工艺”的专利，其特点在于成分设计中采用了低Mn-高Cr-高Al成分设计、解决了高Al钢连铸时水口粘死、高Cr钢易出裂纹的难点、屈服强度仅为300MPa级水平，其成分设计、保证耐腐蚀性能的机理与本专利技术有实质性的不同。申请号为201210055581.X，名称为《一种金相组织均匀的耐海水腐蚀结构钢及其生产方法》的专利，该专利申请提供了一种仅通过改善钢显微组织均匀化程度一个方面就实现耐海水腐蚀钢的开发，而未考虑海洋环境用钢能耐腐蚀的关键是添加适当的合金元素以提高钢的热力学稳定性、形成稳定的钝化膜，减少电化学的不稳定性。其碳含量高达0.26-0.45%，锰含量高达1.51-2.5%，一方面过量的C、Mn会引起成分偏析、钢中碳化物增多(属于阴极)，与铁素体组织(属于阳极)形成微电池而产生耐蚀；另一方面过多的C、Mn会增加后续切割和焊接的难度，焊接性能变差。申请号为201010275268.8，名称《耐腐蚀超厚钢板的生产方法》的专利，该专利提供了一种最大厚度100mm、屈服强度355MPa级水平、采用连铸代替模铸+ACC控轧冷却+在线正火工艺生产超厚耐腐蚀钢,钢中成分复杂,V含量高达0.1%，耐腐蚀的P含量低，且工序复杂，且正火工艺存在将ACC控轧冷却工艺强化作用抵消的缺陷，在上述的工艺中存在浪费现象。因此，需要针对上述的技术进行改进，设计一种适合于在海洋环境中使用的耐腐蚀的高强度低合金钢板，以及专利技术一种上述的钢板的制备方法。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种在海洋环境中使用的耐腐蚀的高强度低合金钢板；本专利技术是通过降低碳含量这一最关键、最经济的方法，通过Cu、N1、P等元素的综合协调作用，通过钙处理技术改善夹杂物类型从而改善耐腐蚀性能，采用简化流程的控轧工艺，获得均匀的铁素体组织，通过低碳、合金、改善夹杂物类型、均匀组织四个方面达到提高钢的耐腐蚀性能的目的。生产的钢板屈服强度达到500MPa级以上、耐腐蚀因子可保证在6.0以上，满足海洋环境中使用的要求。本专利技术还提供了上述的钢板其制备方法。本专利技术的钢板其化学成分含量按重量的百分比为:碳0.10-0.16%，硅 0.10-0.30%,锰 0.90-1.20%,磷 0.08-0.12%、硫(0.010%,铌 0.015-0.03%,钛0.020-0.030%，铜0.50-0.60%，镍0.40-0.50%，余量为铁及不可避免的杂质。如无特殊说明，以下的百分比均指重量百分比。上述元素同时满足: 耐腐蚀因子 1=26.01 (%Cu) +3.88 (%Ni) +1.20 (%Cr) +1.49 (%Si) +17.28 (%P) -7.29 (%Cu) (%Ni) -9.10 (%Ni) (%P) -33.39 (%Cu) 2 ≥ 6.0 根据钢材耐腐蚀机理，本专利技术选择的主要合金元素及其数量一是出于提高钢的热力学稳定性考虑；二是促进钢中形成稳定的钝化膜，减少电化学的不稳定性。碳(C):碳含量低，在钢中形成碳化物或Fe3C的机会小，作为微电池阴极相的碳化物析出少，微电池中阴极得到抑制从而使得钢板耐蚀。碳降低后对钢的低温韧性、焊接性能有利，综合考虑经济型冶炼、力学性能保证、耐腐蚀性能要求等技术经济指标，本专利技术设定的最佳碳含量为0.10-0.16%。硅(Si):硅提高钢的强度的同时降低塑性。如果Si含量过高又会使晶粒粗化，增加钢的过热敏感性，同时会恶化钢的焊接性能。本专利技术中硅含量控制在0.10-0.30%。锰(Mn):资料显示Mn加入钢中增大了材料的腐蚀趋势，因Mn等成分偏析也可造成微区微电池产生而腐蚀，因此成分设计要体现低Mn特点；综合考虑钢中Mn以0.90-1.20%为宜。镍(Ni)、铜(Cu):N1、Cu的电位比Fe正，加入一定的量可以明显提高钢的热力学稳定性从而显著减少腐蚀倾向；匹配适量的Ni还能阻止加Cu钢热脆引起的网裂。磷(P):P的加入使材料的最初腐蚀产物致密，形成致密锈层。Cu、P等元素富集在非晶态的内锈层中，Cu与P促进钢的均匀溶解和加快Fe2+离子的氧化速度，有助于生成均匀的Y-FeOOH内锈层，由这种内锈层生长起来的外锈层也比较致密。当曝露时间加长，锈层加厚，形成连续性的覆盖层，保护性增强而使腐蚀速度明显下降，大幅度提高钢材的耐腐蚀性；硫(S): 钢中硫化物夹杂易诱发钢中点蚀现象出现，炼钢过程中进行Ca处理使夹杂物由条形转化为危害较小且易均匀分布的球状夹杂，减少阴极相夹杂物的影响，从而实现耐腐蚀。将S含量目标值控制在0.010%以下。铌(Nb):钢中添加Nb，利用其碳氮化物的析出可控制钢中碳、氮间隙水平，减少Fe3C的形成，从而使得钢板耐蚀。同时利用其在控制轧制过程中通过抑制奥氏体再结晶有效地细化显微组织，并通过析出强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐海洋环境腐蚀的钢板，其特征在于：所述的钢板化学成分含量按重量的百分比为：碳 0.10‑0.16%，硅 0.10‑0.30%，锰 0.90‑1.20%，磷 0.08‑0.12%、硫 ≤0.010%，铌0.015‑0.03%，钛 0.020‑0.030%，铜 0.50‑0.60%，镍 0.40‑0.50%，余量为铁及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡淑娥，刘晓东，侯东华，王国栋，刘玉珍，温红霞，王勇，王京先，
申请(专利权)人：济钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37