一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢及制造方法技术

一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢及制造方法，钢中化学成分C0.030％～0.080％、Si0.25％～0.60％、Mn0.95％～1.50％、Nb0.030％～0.050％、V0.040％～0.070％、Cu0.30％～0.70％、N0.0120％～0.0160％、Ni0.40％～0.80％、P0.010％～0.030％、S≤0.005％、Sb0.10％～0.50％、Sn0.30％～0.45％、Cr0.50％～1.00％、Mo0.15％～0.40％、La 0.0040％～0.0060％、Als0.015％～0.035％，余量为Fe及杂质。本发明专利技术能生产出成分设计合理、强度高、低温韧性好、腐蚀疲劳性能优异的超高强钢板。异的超高强钢板。异的超高强钢板。

【技术实现步骤摘要】
一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢及制造方法


[0001]本专利技术涉及金属材料制备领域，尤其涉及一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢及制造方法。

技术介绍

[0002]腐蚀疲劳是引起工程结构失效的关键性因素之一，其中最大加载应力幅值往往小于材料屈服极限，并且破坏前无任何征兆。在腐蚀疲劳过程中，存在两种基本的疲劳损伤模式，一是由交变载荷引起的疲劳损伤；二是由腐蚀介质引起的腐蚀损伤，这两种损伤往往不是简单的叠加，而是两者之间存在明显的耦合效应，即相互促进相互竞争。船舶在海洋环境中尤其是在冰区环境服役时，长期遭受海洋地域低温、氯离子、干湿循环、风浪与海冰载荷等的交替影响，上述损伤失效更为显著。为了应对冰区服役环境，需要在提高船舶建造材料的强度及低温韧性的同时，使钢具有良好的抗海水腐蚀疲劳性能。
[0003]长期以来，在工程用钢的设计、制造等方面关注更多的是高强度和高韧性，对腐蚀、疲劳和腐蚀疲劳关注较少。但是随着钢铁材料研究的发展其腐蚀、疲劳等性能受到越来越多的关注。名为“一种屈服345MPa级高疲劳结构钢及其制造方法”，申请号：201910712227.1的专利文件，公开了一种屈服强度345MPa级高疲劳结构钢，其化学成分为：C 0.13％～0.16％，Mn 1.30％～1.60％，Nb 0.020％～0.050％，Alt 0.020％～0.030％，Ti≤0.010％，Si≤0.12％，P≤0.010％，S≤0.005％，余量为铁和不可避免杂质，通过采用大压下+控冷工艺，得到的钢板具有良好的综合力学性能和较好的表面质量。但是钢板没有评价其腐蚀疲劳性能，且钢板仅评价了
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20℃的冲击韧性，远不能满足使用要求。名为“耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板及其制造方法”，申请号：201180044623.3的专利文件，公开了一种耐疲劳特性优良的高强度热轧钢板，其化学成分为：C 0.05～0.15％，Si 0.2～1.2％，Mn 1.0～2.0％，P 0.03％以下，S 0.0030以下，Al 0.005～0.10％，N 0.006％以下，其余元素还含有Ti 0.03～0.13％，Nb 0.02～0.10％，V 0.02～0.15中的一种或两种以上，通过采用控轧控冷工艺，得到的钢板其强度在780MPa以上，200万次循环下的疲劳强度在580MPa以上，钢板同样没有评价其腐蚀疲劳性能，且没有评价钢板的低温韧性。名为“一种高止裂和疲劳强度厚钢板及其制备方法”，申请号：201810007814.6的专利文件，公开了一种高止裂和疲劳强度厚钢板，其化学成分为：C 0.05～0.07％，Si 0.10～0.20％，Mn 1.40～1.60％，Nb 0.04～0.06％，Ti 0.01～0.02％，Cu 0.30～0.35％，Cr 0.27～0.31％，Ni 0.4～0.5％，Al 0.01～0.04％，Mo 0.06～0.11％，P≤0.020％，S≤0.010％，余量为铁和杂质，该专利技术钢的屈服强度不低于500MPa，
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60℃冲击吸收能量大于250J，200万次疲劳强度大于160J，其疲劳强度偏低，影响钢板的服役性能，且没有评价腐蚀疲劳性能。名为“TMCP型高强韧高疲劳性能耐候桥梁钢板及制备方法”，申请号：201810783890.6的专利文件，公开了一种高疲劳性的桥梁钢板，其化学成分为：C 0.05～0.08％，Si 0.12～0.18％，Mn 1.4～1.6％、Nb 0.045～0.058％、Ti 0.01～0.02％、Cu 0.30～0.35％、Cr 0.22～0.30％、Ni 0.45～0.55％、Al 0.02～0.04％、Mo 0.05～0.12％、P≤0.009％、S≤0.005％，其余为Fe和
其他不可避免的杂质；该钢的1000万次下疲劳强度不低于170MPa，其疲劳强度偏低，不利于钢板的服役性能。名为“一种工程用抗腐蚀疲劳钢及其制备方法”，申请号：202110068169.0的专利文件，公开了一种工程用抗腐蚀疲劳钢，该钢在E690钢主元素(C 0.04～0.07％，Si 0.20～0.26％，Mn 1.45～1.60％，P≤0.01％，S≤0.015％，Cr 0.44～0.50％)的基础上，进行元素调控及特征元素添加，Cu 0.28～0.66％，Ni 0.76～1.55％，Sb 0.03～0.12％，其余为Fe和不可避免的杂质，其腐蚀疲劳强度提高可达52％，但是没有评价钢的低温韧性。
[0004]综上所述，目前船用高强钢板的生产主要存在以下问题。
[0005]1)钢板的低温韧性不足，不能满足使用要求。
[0006]2)钢板的疲劳性能偏低，影响钢板的服役性能。
[0007]3)钢板抗海水腐蚀疲劳性能不足，不能满足船舶的长期服役要求。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢及制造方法，其目的在于生产出成分设计合理、强度高、低温韧性好、腐蚀疲劳性能优异的船用超高强钢板。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0010]一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢，钢中化学成分按照重量百分比计为：C 0.030％～0.080％、Si 0.25％～0.60％、Mn 0.95％～1.50％、Nb 0.030％～0.050％、V 0.040％～0.070％、Cu 0.30％～0.70％、N 0.0120％～0.0160％、Ni 0.40％～0.80％、P 0.010％～0.030％、S≤0.005％、Sb 0.10％～0.50％、Sn 0.30％～0.45％、Cr 0.50％～1.00％、Mo 0.15％～0.40％、La 0.0040％～0.0060％、Als 0.015％～0.035％，余量为Fe及不可避免杂质。
[0011]下面对本专利技术中各化学成分的作用做详细介绍。
[0012]C：钢中基本的强化元素，在本专利技术技术方案中是保证强度、硬度的主要元素；其含量偏低时会使碳化物等的生成量降低，影响轧制时细化晶粒的效果。当含量偏高时，钢中渗碳体含量增加，对钢板的低温韧性、焊接性能和腐蚀性能不利。因此综合考虑成本、性能等因素，本专利技术控制C的范围为0.030％
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0.080％。
[0013]Si：炼钢脱氧的必要元素，在钢中固溶能力较强，能提高钢的弹性极限、屈服强度以及疲劳强度，但是含量过高时，对钢的低温韧性和表面质量有不利的影响。本专利技术控制Si的范围为0.25％
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0.60％。
[0014]Mn：在钢中形成置换固溶体，可大量固溶于Fe基体中。能够延缓钢中铁素体和珠光体转变，大幅增加钢的淬透性，降低钢的脆性转变温度，改善冲击韧性，但是Mn含量过高，容易在钢中形成偏析，对钢的塑性、韧性、疲劳和腐蚀性能均有不利影响。综合考虑，本专利技术控制Mn的范围为0.95％
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1.50％。
[0015]Nb：晶粒细化元素，加热时未溶解的Nb的碳、氮化物颗粒分布在奥氏体晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢，其特征在于，钢中化学成分按照重量百分比计为：C 0.030％～0.080％、Si 0.25％～0.60％、Mn 0.95％～1.50％、Nb 0.030％～0.050％、V 0.040％～0.070％、Cu 0.30％～0.70％、N 0.0120％～0.0160％、Ni 0.40％～0.80％、P 0.010％～0.030％、S≤0.005％、Sb 0.10％～0.50％、Sn 0.30％～0.45％、Cr 0.50％～1.00％、Mo 0.15％～0.40％、La 0.0040％～0.0060％、Als 0.015％～0.035％，余量为Fe及不可避免杂质。2.根据权利要求1所述的一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢，其特征在于，钢板屈服强度550～620MPa，抗拉强度＞630MPa，断后延伸率＞20.0％，
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60℃低温冲击吸收能量＞150J。3.根据权利要求1所述的一种船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢，其特征在于，参照ISO 11782
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2017《金属与合金的腐蚀
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腐蚀疲劳试验第1部分循环失效试验》进行钢板腐蚀疲劳性能检验，在应力比为
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1，加载频率1HZ的试验条件下，模拟海水环境中腐蚀疲劳强度≥306MPa。4.一种如权利要求1
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3其中任意一项所述的船用抗海水腐蚀疲劳超高强钢的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将精炼后的钢水进行RH处...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广龙，严玲，韩鹏，张鹏，李博雍，齐祥羽，王晓航，李黎明，肖青松，应传涛，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：