一种Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢及其制造方法，属于建筑结构用钢技术领域，采用低C设计，采用Ni、Cu耐蚀元素合金化，耐火性主要通过室温贝氏体组织控制和遇火高温析出纳米Cu粒子共同保障。其组成为：C：0.01～0.03wt.％、Si：0.10～0.30wt.％、Mn：0.10～0.50wt.％、Ni：3.00～5.00wt.％、Cu：0.80～1.50wt.％、Ti：0.010～0.030wt.％、Al：0.015～0.035wt.％、P：

Cu precipitation enhanced high strength fire resistant corrosion resistant steel and its manufacturing method

The invention discloses a Cu precipitated reinforced high strength fire-resistant and corrosion-resistant steel and a manufacturing method thereof, belonging to the technical field of building structural steel. The low C design is adopted, the Ni and Cu corrosion-resistant elements are alloyed, and the fire resistance is mainly guaranteed by controlling the bainite microstructure at room temperature and precipitating nano-Cu particles at high temperature. The compositions are: C: 0.01-0.03 wt.%, Si: 0.10-0.30 wt.%, Mn: 0.10-0.50 wt.%, Ni: 3.00-5.00 wt.%, Cu: 0.80-1.50 wt.%, Ti: 0.010-0.030 wt.%, Al: 0.015-0.035 wt.%, P:0.

【技术实现步骤摘要】
一种Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢及其制造方法
本专利技术属于建筑结构用钢
，特别涉及一种Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢及其制造方法。
技术介绍
钢结构建筑具有重量轻、施工快、空间大和舒适美观等优点。然而，首先，普通结构用钢的耐候性欠佳，往往需要涂刷防腐涂层，特别是沿海或岛礁恶劣的海洋大气腐蚀环境，钢结构建筑的防腐维护成本较大，甚至难度很大。其次，普通钢结构防火性能差，350℃以上的屈服强度陡降，高温承重能力不足。因此消防安全要求对钢结构附加防火结构或防火涂层对其进行保护，以便获得火灾逃生时间。防腐、防火涂层和防火结构的添加，不仅增加施工难度、延长工期、增加建筑成本，而且对环境造成污染。因此，发展耐候或耐蚀、耐火功能复合化的建筑结构用钢成为必然趋势。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术的目的在于提供一种Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢及其制造方法，采用低C设计，采用Ni、Cu耐蚀元素合金化，耐火性主要通过室温贝氏体组织控制和遇火高温析出纳米Cu粒子共同保障。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢，组成为：C：0.01～0.03wt.％、Si：0.10～0.30wt.％、Mn：0.10～0.50wt.％、Ni：3.00～5.00wt.％、Cu：0.80～1.50wt.％、Ti：0.010～0.030wt.％、Al：0.015～0.035wt.％、P：<0.015wt.％、S：<0.010wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质。进一步地，组成为：C：0.015～0.026wt.％、Si：0.24～0.25wt.％、Mn：0.28～0.45wt.％、Ni：3.55～4.45wt.％、Cu：0.92～1.45wt.％、Ti：0.021～0.025wt.％、Al：0.021～0.023wt.％、P：<0.015wt.％、S：<0.010wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质。进一步地，高强耐火耐蚀钢的微观组织中，贝氏体的体积百分比为80％-100％。室温下，Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢的抗拉强度为500-700MPa，屈服强度为390-560MPa，延伸率为21.0-25.0％，屈强比为0.77-0.82。600℃下，Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢的抗拉强度为330-440MPa，屈服强度为260-360MPa，延伸率为19.0-23.0％；Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢的-40℃冲击功为250-300Akv/J。本专利技术还提供了一种Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢的制造方法，用于制造上述Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢，包括如下步骤：步骤1：将连铸坯或铸锭加热，均热，得到均热后的钢坯；步骤2：对均热后的钢坯进行粗轧和精轧，得到精轧后的钢坯；步骤3：对精轧后的钢坯轧后进行喷水快速层流冷却，终冷返红温度为500℃以下，层流冷却速度大于10℃/s，随后空冷至室温，获得贝氏体和马氏体组织，使室温钢板获得过饱和固溶铜，得到Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢。进一步地，步骤1中，加热温度为1150-1200℃，均热时间为0.5-3h。进一步地，步骤2中，粗轧的开轧温度为1160-1200℃，粗轧的终轧温度为1050-1100℃，精轧的开轧温度为950-960℃，精轧的终轧温度为850-950℃。进一步地，步骤3中，终冷返红温度为399-483℃，层流冷却速度为20-26℃/s。与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：1)本专利技术提供的Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢，采用低C设计，采用Ni、Cu耐蚀元素合金化，二者适当含量的耦合使上述高强耐火耐蚀钢具有优异的耐海洋大气腐蚀性能。上述高强耐火耐蚀钢钢达到的综合性能为：屈服强度(345-500MPa级)和抗震性能(低屈强比为0.83以下、延伸率为20％以上)的综合基本力学性能，具备600℃耐火性，海洋大气腐蚀环境下相对耐蚀率是普通Q345GJ(0.16C-1.35Mn-0.25Si-0.015Nb-0.015Ti-0.025Al)的6倍以上。具有优异的耐海洋大气腐蚀、抗震和力学性能。2)本专利技术提供的Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢的制造方法，通过喷水快速层流冷却获得以贝氏体为主的室温组织，具有比铁素体组织更优异的耐火性能，同时室温过饱和的固溶铜遇火高温析出纳米Cu粒子，可以增强耐火性。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书和权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。具体实施方式下面具体描述本专利技术的优选实施例。本专利技术提供了一种Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢，其组成为：C：0.01～0.03wt.％、Si：0.10～0.30wt.％、Mn：0.10～0.50wt.％、Ni：3.00～5.00wt.％、Cu：0.80～1.50wt.％、Ti：0.010～0.030wt.％、Al：0.015～0.035wt.％、P：<0.015wt.％、S：<0.010wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质。与现有技术相比，本专利技术提供的Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢，采用低C设计，采用Ni、Cu耐蚀元素合金化，二者适当含量的耦合使上述高强耐火耐蚀钢具有优异的耐海洋大气腐蚀性能。上述高强耐火耐蚀钢钢达到的综合性能为：屈服强度(345-500MPa级)和抗震性能(低屈强比为0.83以下、延伸率为20％以上)的综合基本力学性能，具备600℃耐火性，海洋大气腐蚀环境下相对耐蚀率是普通Q345GJ(0.16C-1.35Mn-0.25Si-0.015Nb-0.015Ti-0.025Al)的6倍以上。具有优异的耐海洋大气腐蚀、抗震和力学性能。具体来说，上述Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢中，各元素的作用及配比依据如下：碳(C)：能够直接影响钢材的强度和韧性等力学性能。具有显著的固溶强化作用，提高钢的淬透性。在合金含量较高时，碳含量控制在较低的水平，有利于通过简单的制造方法和工艺获得中高强度。本专利技术钢采用低碳成分设计，碳含量范围为0.01～0.03wt.％。硅(Si)：炼钢过程中重要的还原和脱氧元素之一，同时具有较强的固溶强化作用，有利于高温强化。但过量的Si将加速高温剥层，恶化钢的韧性及焊接性能。本专利技术钢中硅含量范围为0.10～0.30wt.％。锰(Mn)：钢中最常见的合金元素，本专利技术钢将其作为脱氧元素之一。本专利技术钢中锰含量范围为0.10～0.50wt.％。镍(Ni)：镍的晶格常数与面心立方铁相近，可以连续固溶，有利于提高钢的淬透性。能促进交滑移的进行，降低了位错运动的阻力，使应力松弛，提高钢的塑韧性。此外，镍的碳当量系数只有1/15，低碳中高镍钢也具有良好的焊接性能。镍不易氧化和腐蚀，本专利技术发现当镍含量不低于3wt.％时，耐海洋大气腐蚀性能较低镍钢显著提高；在此基础上，继续增加镍含量对耐海洋大气腐蚀性能提高不大，但与铜耦合后耐海洋大气腐蚀性能又有显著提高。本专利技术钢中镍含量范围为3.00～5.00wt.％。铜(Cu)：在奥氏体中有较大的固溶度，在铁素体中的固溶度则相对较小，贝氏体或马氏体中固溶铜将在遇火升温过程中快速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢，其特征在于，组成为：C：0.01～0.03wt.％、Si：0.10～0.30wt.％、Mn：0.10～0.50wt.％、Ni：3.00～5.00wt.％、Cu：0.80～1.50wt.％、Ti：0.010～0.030wt.％、Al：0.015～0.035wt.％、P：

【技术特征摘要】
1.一种Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢，其特征在于，组成为：C：0.01～0.03wt.％、Si：0.10～0.30wt.％、Mn：0.10～0.50wt.％、Ni：3.00～5.00wt.％、Cu：0.80～1.50wt.％、Ti：0.010～0.030wt.％、Al：0.015～0.035wt.％、P：<0.015wt.％、S：<0.010wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢，其特征在于，组成为：C：0.015～0.026wt.％、Si：0.24～0.25wt.％、Mn：0.28～0.45wt.％、Ni：3.55～4.45wt.％、Cu：0.92～1.45wt.％、Ti：0.021～0.025wt.％、Al：0.021～0.023wt.％、P：<0.015wt.％、S：<0.010wt.％，其余为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢，其特征在于，所述高强耐火耐蚀钢的微观组织中，贝氏体的体积百分比为80％-100％。4.根据权利要求1至3任一项所述的Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢，其特征在于，室温下，所述Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢的抗拉强度为500-700MPa，屈服强度为390-560MPa，延伸率为21.0-25.0％，屈强比为0.77-0.82。5.根据权利要求1至3任一项所述的Cu析出增强型高强耐火耐蚀钢，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹燕光，李昭东，王鑫，雍岐龙，陈润农，陈颖，王慧敏，杨忠民，沈俊昶，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，中联先进钢铁材料技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11