防腐蚀钢材及其锻造工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种防腐蚀钢材及其锻造工艺，其技术方案要点是包括如下重量百分比的组分：碳元素0.01~0.03%，硅元素0.2~0.4%，锰元素0.5~1.0%，磷元素≤0.012%，硫元素≤0.005%，铬元素14.0~16.0%，镍元素9.0~11.0%，钼元素0.1~0.2%，铌元素0.2~0.3%，锆元素0.4~0.6%，其余为铁元素，本发明专利技术人研发了该NH00Cr‑3型钢材，在研究过程中发现铌、锆元素产生了协同作用，显著提高了钢材表面的耐盐雾性能，同时，提供碳元素的载体采用石墨烯提供，使其耐盐雾性能更优，NH00Cr‑3型钢材适用于南海岛礁的室外结构和装饰物的使用。

Corrosion resistant steel and its forging process

The invention discloses a corrosion resistant steel and forging process, the technological scheme includes the following components by weight percent: 0.01~0.03% carbon, silicon 0.2~0.4%, Mn 0.5~1.0%, P = 0.012%, sulfur 0.005%, chromium nickel element 14.0~16.0%, 9.0~11.0%, 0.1~0.2% and Mo, Nb 0.2~0.3% the rest is 0.4~0.6%, zirconium, iron, the inventor of the NH00Cr developed type 3 steel, in the course of the study found that Nb and Zr elements have a synergistic effect, can significantly improve the steel surface salt fog resistance, at the same time, the carrier of carbon based graphene provides, the salt fog resistance better, NH00Cr type 3 steel is suitable for the South China Sea Islands outdoor structure and decoration use.

【技术实现步骤摘要】
防腐蚀钢材及其锻造工艺
本专利技术涉及钢材料，特别涉及一种防腐蚀钢材及其锻造工艺。
技术介绍
南海诸岛属于海洋性气候，雨量充沛，终年高温、高湿、高盐。世界各强国都想将南海诸岛据为己有，纷纷在南海诸岛建立自己的军事基地，但是部署在这类岛屿上的战机面临盐雾腐蚀、潮湿天气和台风考验，战舰机所用的合金材料在选择上要充分考虑上述因素，比如很少使用镁合金，不同金属接触点必须采取防电化腐蚀措施，铝合金等金属与碳纤维复合材料连接处也需要采取防护措施，为防湿气侵入机体蜂窝结构，通常使用无孔蜂窝芯等，因此，亟待需要研发制备防潮湿、防烟雾、防霉菌的三防措施的合金材料。目前，现有专利中申请公布号为CN103422031B的中国专利公开了一种耐腐蚀钢材料，包含了碳为3.8wt％～4.1wt％、铬为0.7wt％～0.8wt％、钒为0.25wt％～0.35wt％、钪为0.1wt％～0.2wt％、锶元素0.3wt％～0.5wt％、镍为11wt％～15wt％、余量为铁，该钢板具有优异的耐磨损、抗腐蚀和耐摩擦性能。类似上述具有优异的耐腐蚀与高强度的钢材屡见不鲜，但是能够应用于南海特殊环境的专用钢材目前还很少见，市面上现有的钢材在高温、高湿以及高盐环境下，表面很快出现大量的斑迹、霉菌等，产生斑迹、霉菌的钢材容易导致应力集中，减少钢材的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够适用于高温、高湿以及高盐环境，具有较长使用寿命的防腐蚀钢材。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种防腐蚀钢材，包括如下重量百分比的组分：碳元素0.01～0.03％，硅元素0.2～0.4％，锰元素0.5～1.0％，磷元素≤0.012％，硫元素≤0.005％，铬元素14.0～16.0％，镍元素9.0～11.0％，钼元素0.1～0.2％，铌元素0.2～0.3％，锆元素0.4～0.6％，其余为铁元素。本专利技术进一步设置为包括如下重量百分比的组分：碳元素0.02～0.025％，硅元素0.2～0.28％，锰元素0.6～0.7％，磷元素≤0.010％，硫元素≤0.005％，铬元素15.0～15.3％，镍元素10.2～10.6％，钼元素0.13～0.15％，铌元素0.21～0.23％，锆元素0.46～0.49％，其余为铁元素。本专利技术进一步设置为包括如下重量百分比的组分：碳元素0.023％，硅元素0.26％，锰元素0.68％，磷元素0.008％，硫元素0.004％，铬元素15.3％，镍元素10.4％，钼元素0.14％，铌元素0.23％，锆元素0.47％，其余为铁元素。通过采用上述技术方案，上述技术方案是以超低碳合金为设计基础，通过增加Cr、Ni的含量，在氧化性介质作用下，钢材表面能生成厚度约为10nm的氧化膜，紧密附着在钢材表面上，铬元素、镍元素与钢材表面的碳元素结合形成碳化铬、碳化镍，大大提高了钢材的耐湿与耐蚀性，而且，铬能够提高钢材的电极电位，减少微电池数目，进一步提高钢材的耐蚀性，高铬镍含量的钢材不但耐腐蚀性好，而且硬度较高，耐热性与耐磨性均较好；向高铬镍钢材中加入重量百分比为0.2～0.3％的铌元素，铌与铬之间具有较大的原子错配度，使铌较难溶于固溶体中，铌的电正性有利于铌与钢材表面的碳元素形成碳化铌，从而在合金中形成初晶相和二次晶相，向铬铌钢材中加入重量百分比为0.4～0.6％的锆元素，锆元素和氧元素有很大的亲和力，在钢材表面能够生成一层致密的、附着力强的氧化膜，保护了钢材表面不容易被腐蚀，由于钛是具有优异钝化性的金属，且在315℃以下均能保持氧化膜具有钝化的特性，有些机械磨损也会很快自愈或重新再生，而且在提高钢材表面耐高温性、防腐蚀性能的同时，铌、锆元素产生了协同作用，显著提高了钢材表面的耐盐雾性能，使其适用于南海岛礁的室外结构和装饰物的使用。本专利技术进一步设置为包括如下重量百分比的组分：碳元素0.01～0.03％，硅元素0.2～0.4％，锰元素0.5～1.0％，磷元素≤0.012％，硫元素≤0.005％，铬元素14.0～16.0％，镍元素9.0～11.0％，钼元素0.1～0.2％，铌元素0.2～0.3％，锆元素0.8～1.0％，锌元素0.4～0.6％，钾元素0.05～0.08％，氮元素0.1～0.2％，硼元素0.03～0.05％，其余为铁元素。本专利技术进一步设置为包括如下重量百分比的组分：碳元素0.015～0.021％，硅元素0.29～0.37％，锰元素0.6～0.7％，磷元素≤0.009％，硫元素≤0.004％，铬元素14.2～14.5％，镍元素9.2～9.4％，钼元素0.14～0.15％，铌元素0.23～0.25％，锆元素0.82～0.85％，锌元素0.46～0.48％，钾元素0.06～0.063％，氮元素0.13～0.15％，硼元素0.036～0.038％，其余为铁元素。本专利技术进一步设置为包括如下重量百分比的组分：碳元素0.018％，硅元素0.32％，锰元素0.65％，磷元素0.009％，硫元素0.004％，铬元素15.0％，镍元素9.4％，钼元素0.14％，铌元素0.25％，锆元素0.85％，锌元素0.48％，钾元素0.062％，氮元素0.15％，硼元素0.038％，其余为铁元素。本专利技术进一步设置为：所述碳元素的载体包括纳米石墨烯，且纳米石墨烯在碳元素的载体中的重量百分比为70～80％。通过采用上述技术方案，在南海高温、高湿、高盐的环境下，加入氮元素有助于锆元素与碳元素、氮元素形成碳化物、氮化物，合金元素之间或合金元素与铁元素之间形成各种金属间化合物，促进了碳化物的生成，显著提高了钢材的耐蚀性以及力学性能；加入硼元素，微量硼元素能显著提高该钢材的淬透性，提高耐高温性、高强度和蠕变性能，硼元素能够对结构钢镍、铬、锰、钼的加工起到辅助的作用，有助于改善钢材的热加工，提高该钢材的使用寿命，同时，微量硼可以细化共晶的碳化铌、碳化锆，改善它们的形态和分布，提高钢材的力学性能和耐磨性，使基体淬透性增加，硬度和韧性得以提高，形成的锆/铌体系对的钢材中镍铬锰钼的防腐起到协同防腐的作用；同时，金属形成的硼化物相互叠加共同作用，使该钢材具有优异的耐磨、防腐的性能，可适用于南海高温、高湿、高盐的复杂环境中；加入锌元素后，锌的表面覆盖了一层氧化锌、碳化锌和氢氧化锌组成的氧化膜，这一层氧化膜非常致密，粘附性能较好，能将外界氧气与内部的组织隔离开来，防止内部的锌基体继续被氧化掉，使该钢材体系的耐腐蚀与耐温、耐盐雾性能更优异。碳元素的载体是纳米石墨烯，纳米石墨烯又称单层石墨，是一种由碳原子以Sp2杂化轨道组成的六角形蜂窝状的二维晶体，它可以包裹起来形成碳纳米管或堆叠成三维石墨，而且石墨烯具有优异的耐高温性能，在冶炼过程中，钢材则插进石墨烯的蜂窝内，使熔体形成直径很小的等规排布体，结晶度较高，具有优异的耐高温、耐蚀以及耐盐性。本专利技术的另一目的在于公开了一种防腐蚀钢材的锻造工艺，具体工艺如下：(1)在电弧炉冶炼过程中，先将炉温升至740～750℃，将碳元素0.01～0.03％，硅元素0.2～0.4％，锰元素0.5～1.0％，磷元素≤0.012％，硫元素≤0.005％，铬元素14.0～16.0％，镍元素9.0～11.0％，钼元素0.1～0.2％，铌元素0.2～0.3％，锆元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防腐蚀钢材，其特征在于包括如下重量百分比的组分：碳元素0.01～0.03％，硅元素0.2～0.4％，锰元素0.5～1.0％，磷元素≤0.012％，硫元素≤0.005％，铬元素14.0～16.0％，镍元素9.0～11.0％，钼元素0.1～0.2％，铌元素0.2～0.3％，锆元素0.4～0.6％，其余为铁元素。

【技术特征摘要】
1.一种防腐蚀钢材，其特征在于包括如下重量百分比的组分：碳元素0.01～0.03％，硅元素0.2～0.4％，锰元素0.5～1.0％，磷元素≤0.012％，硫元素≤0.005％，铬元素14.0～16.0％，镍元素9.0～11.0％，钼元素0.1～0.2％，铌元素0.2～0.3％，锆元素0.4～0.6％，其余为铁元素。2.根据权利要求1所述的防腐蚀钢材，其特征在于包括如下重量百分比的组分：碳元素0.02～0.025％，硅元素0.2～0.28％，锰元素0.6～0.7％，磷元素≤0.010％，硫元素≤0.005％，铬元素15.0～15.3％，镍元素10.2～10.6％，钼元素0.13～0.15％，铌元素0.21～0.23％，锆元素0.46～0.49％，其余为铁元素。3.根据权利要求2所述的防腐蚀钢材，其特征在于包括如下重量百分比的组分：碳元素0.023％，硅元素0.26％，锰元素0.68％，磷元素0.008％，硫元素0.004％，铬元素15.3％，镍元素10.4％，钼元素0.14％，铌元素0.23％，锆元素0.47％，其余为铁元素。4.根据权利要求1所述的防腐蚀钢材，其特征在于包括如下重量百分比的组分：碳元素0.01～0.03％，硅元素0.2～0.4％，锰元素0.5～1.0％，磷元素≤0.012％，硫元素≤0.005％，铬元素14.0～16.0％，镍元素9.0～11.0％，钼元素0.1～0.2％，铌元素0.2～0.3％，锆元素0.8～1.0％，锌元素0.4～0.6％，钾元素0.05～0.08％，氮元素0.1～0.2％，硼元素0.03～0.05％，其余为铁元素。5.根据权利要求4所述的防腐蚀钢材，其特征在于包括如下重量份的组分：碳元素0.015～0.021％，硅元素0.29～0.37％，锰元素0.6～0.7％，磷元素≤0.009％，硫元素≤0.004％，铬元素14.2～14.5％，镍元素9.2～9.4％，钼元素0.14～0.15％，铌元素0.23～0.25％，锆元素0.82～0.85％...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋培丽，
申请(专利权)人：蒋培丽，
类型：发明
国别省市：浙江,33