一种高耐蚀高强度耐候钢及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种高耐蚀高强度耐候钢，所述耐候钢包含以下化学成分（ｗｔ％）：Ｃ：０．００２－０．００５、Ｓｉ：０．２０－０．４０、Ｍｎ：０．０１～０．０５、Ｐ≤０．０２０、Ｓ≤０．００８、Ａｌ：０．０１－０．０５、Ｃｕ：０．２０－０．４０、Ｃｒ：４．５０－５．５０、Ｎｉ≤０．４０、Ｃａ：０．００１－０．００６、Ｎ：０．００１－０．００６、Ｔｉ≤０．０３，余量为Ｆｅ和不可避免的其他杂质元素。本发明专利技术还提供这种耐候钢的制造方法。本发明专利技术提供的耐候钢，屈服强度大于７００ＭＰａ，延伸率大于２０％，耐大气腐蚀性能高于传统高强耐候钢，且无需涂装可直接用于大气环境下，满足铁路货车、集装箱和桥梁建造领域的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢铁材料领域，更具体地，本专利技术涉及一种高耐蚀高强度耐候钢及其 制造方法。所述高耐蚀高强度耐候钢适合于裸装使用。
技术介绍
迄今为止，国内外就高强度耐候钢(或称耐大气腐蚀钢)及其制造方法申报有多 项专利技术专利。例如，国内主要有2006年公开的"具有600MPa级的低温高韧性耐大气腐蚀钢及其制造方法"(专 利公开号"CN1718832A")的专利申请(化学成分见表l);"一种经济型耐候钢"(专利公开号"CN1800428A")的中国专利申请；2005年公开的"针状组织高强度耐候钢及其制造方法"专利公开号 "CN1609257A")的授权中国专利(化学成分见表l);2001年公开的"耐大气腐蚀钢"(专利公开号"CN1280207A")的中国授权专利 等4项专利或专利申请技术。国夕卜主要有"Thermomechanically Controlled Processed High Strength ^Veathering Steel w他Low Yield/Tensile Ratio，，(US6056833 )(化学成分见表1)及"Ultra-low Carbon Bainitic Weathering Steel" (US6315946) 2项。上述专利文献提供的钢种成分均源于美 国最先专利技术的CORTEN钢系列，其成分体系属于Cu-P-Cr-Ni系或Cr-Mn-Cu系，通过 辅助添加其他微量合金元素并在一定的轧制工艺条件下获得不同组织形态，从而达到所需的力学性能和耐蚀性能。表l相关钢种的成分对比(Wt。/。)<table>table see original document page 4</column></row><table>上述钢种均属于低合金类。在大气服役环境条件下，钢中各合金元素之间发生交互作用，在表面生成以a—FeOOH为主要成分的外锈层，其结构致密，热力学稳定，不 参与钢电化学腐蚀的阴极还原过程。当锈层内铬的富集达5%左右时还会使形成的锈层 具有离子选择性透过特性，使得钢的耐大气腐蚀性能得以显著提高。当暴露于一般的自 然环境条件(即裸装使用)下时，耐候钢的抗大气腐蚀能力可比普通钢提高2 8倍。但在某些腐蚀较为严酷的环境条件下，根据United States Government Guidelines, 耐候钢必须经涂装后方可使用。如在空气中含盐量较高的海岸环境条件下，由于氯离子 的强烈渗透性和对腐蚀产物膜的连续破坏作用，上述以Corten钢为基础而演化的耐候 钢均不能形成稳定化锈层，其耐候钢表面锈层通常形成分层结构，并且在暴露一定时间 后会发生严重的大面积剥落现象，难以满足耐蚀性需要。因此，上述耐候钢必须涂装后 才能使用，导致使用成本增加，即，所述耐候钢不适合于裸装使用，并造成环境污染。在我国，耐候钢主要用于铁道车辆制造领域。近年来，铁路部门对采用前述成分 体系的低合金耐候钢制造的铁路货用运输车辆腐蚀状况开展了全面调査，结果表明 现有普通高强耐候钢的耐蚀性能不能满足设计使用年限25年的技术需求。研究表明采 用辅助添加微合金元素并不能大幅度提高钢的耐蚀性能，而采用不锈钢又使车辆制造 成本大大提高。为提高铁道车辆的设计使用寿命，延长厂修周期，进一步提高现有铁道车辆的技 术装备水平，迫切要求突破原有耐候钢的成分体系，在提高耐候钢的强度级别的同时， 保证其具有更加优异的耐腐蚀性能，并可不经涂装直接应用，即，裸装使用，以降低环境污染及制造成本。本专利技术者通过研究，解决了上述问题，最终获得了一种高耐蚀 高强度耐候钢，从而完成了本专利技术。因此，本专利技术第一个目的在于提供一种高耐蚀高强度耐候钢，所述高耐蚀高强度 耐候钢特别适合于裸装使用。本专利技术第二个目的在于提供这种高耐蚀高强度耐候钢的制造方法。 专利技术概述本专利技术一方面提供一种高耐蚀高强度耐候钢，所述耐候钢包含以下化学成分(wt%): C: 0.002-0.005、 Si: 0.20-0.40、 Mm 0.01 0,05、 P《0.020、 S《0.008、 Al: 0.01-0.05、 Cu: 0.20-0.40、 Cr: 4.50-5.50、 Ni《0.40、 Ca: 0.001-0.006、 N: 0.001-0.006、 Ti《0.03，余量为Fe和不可避免的其他杂质元素。 上述各化学成分的作用如下所述。C: 0.002-0.005。/。的超低C设计在于抑制了珠光体组织及其它碳化物的形成，保证 钢的显微结构为均相组织，避免了异相之间的电位差引起原电池腐蚀，提高了钢的耐 蚀性能。Si:含量控制在0.20~0.40%， Si在钢中具有较高的固溶度，能够增加钢中铁素体 体积分数，细化晶粒，因而有利于提高韧性，但含量过高可导致焊接性能下降，因此 上限控制在0.40%。Mn:具有较强的固溶强化作用，能显著降低钢的相变温度，细化钢的显微组织， 是重要的强韧化元素，但是Mn含量过多使淬透性增大，从而导致可焊性和焊接热影 响区韧性恶化，所以将其含量控制在0.01~0.05%。S、P:其存在将恶化钢的耐大气腐蚀性能，而P能有效提高钢的耐大气腐蚀性能， 但P含量过会高降低钢的韧性及塑性，因而本专利技术钢种设计同时采用极低的S、 P含 量，其控制范围为P^0.020， S^).008。Al:是钢中添加的脱氧剂，0.01-0.05%含量的Al有利于细化晶粒，改善钢材的强 韧性能。Cr:对改善钢的钝化能力具有显著的效果，可促进钢表面形成致密的钝化膜或保 护性锈层，其在锈层内的富集能有效提高锈层对腐蚀性介质的选择性透过特性。其含 量在4.50-5.50%可使钢的耐大气腐蚀性能相对传统耐候钢提高一倍。Cr含量对钢的耐 大气腐蚀性能影响如图1所示。Cu:与Cr具有协同作用，有效提高钢的耐大气腐蚀性能，但过高的Cu会导致钢的热脆，因此其含量控制在0.20-0.40%。Ni:能显著改善钢材的低温韧性，同时可有效阻止Cu的热脆。由于Ni为贵重金 属元素，出于成本因素，将Ni的上限控制在0.40y。，过高的Ni会增大氧化皮的粘附 性，压入钢中会在表面形成热轧缺陷。Ca:合金体系成分中加入0.001-0.006%的Ca可以同时提高钢的耐蚀性能及改善 钢的力学性能，加入钢中的Ca以化合物(如CaS、 CaO或其它复合物)状态存在， 通过水解反应可以生成微区的弱碱性环境，有利于保护性氧化物a-FeOOH的生成。另 一方面，通过微Ca处理可以改善钢中夹杂物形态和分布，有利于提高钢的韧性并保 证力学性能的各向同性。Ti:添加0.01-0.03% Ti的主要目的是抑制板坯再热过程中的奥氏体晶粒长大，同 时在再结晶控轧过程中抑制铁素体晶粒长大，提高钢的韧性。本专利技术另一方面提供这种高耐蚀高强度耐候钢的制造方法，所述方法包括板坯再 加热、控制轧制、控制冷却、巻取、精整，其特征在于，所述板坯再加热步骤中的再 加热温度大于1200°C;所述控制轧制步骤采用两段控制轧制工艺；所述控制冷却步骤 中，冷却速率为5-8°C/s;所述巻取步骤中，巻取温度为600-65(TC。。根据本专利技术的高耐蚀高强度耐候钢的制造方法， 一个优选的实施方式为，在控制 轧制步骤中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高耐蚀高强度耐候钢，其特征在于，所述高耐蚀高强度耐候钢包含以下化学成分（ｗｔ％）：Ｃ：０．００２－０．００５、Ｓｉ：０．２０－０．４０、Ｍｎ：０．０１～０．０５、Ｐ≤０．０２０、Ｓ≤０．００８、Ａｌ：０．０１－０．０５、Ｃｕ：０．２０－０．４０、Ｃｒ：４．５０－５．５０、Ｎｉ≤０．４０、Ｃａ：０．００１－０．００６、Ｎ：０．００１－０．００６、Ｔｉ≤０．０３，余量为Ｆｅ和不可避免的其他杂质元素。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱余海，李自刚，齐慧滨，温东辉，王炜，宋凤明，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]