一种具有微观结构的耐腐蚀及抗酸性钢板及制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有微观结构的耐腐蚀及抗酸性钢板及制造方法，该钢板的化学成分按质量百分比计为C 0.30～0.50％，Si 0.30～0.60％；P≤0.005％；S≤0.002％；Mn0.50～0.60％；Al 0.02～0.04％；Nb≤0.02％；V0.005～0.009％；Cr11.5～13.5％；Mo+Ni+Cu 0.45～0.65％；Ceq≤3.5；余量为Fe及不可避免的杂质。本发明专利技术设计采用中C，高Cr+TMCP+回火工艺生产6～80mm厚度的钢板，通过特定工艺参数和相应的耐腐蚀性能发现特定的回归方程，该工艺和回归方程的配合使用能够产生独特微观结构；具有该独特微观结构的钢板可满足钢板的耐腐蚀性能：腐蚀速率≤0.40g

【技术实现步骤摘要】
一种具有微观结构的耐腐蚀及抗酸性钢板及制造方法


[0001]本专利技术属于特种钢冶炼
，具体涉及一种具有微观结构的耐腐蚀及抗酸性钢板及制造方法。

技术介绍

[0002]近几年来，随着我国制造工业突飞猛进的发展，模具的需求量急剧增加。模具钢是模具产业最重要的技术和物质基础，其品种规格、性能、质量对模具的性能、寿命、模具制造周期以及工业产品向高级化、多样化、个性化和附加值化方向发展具有决定意义，因而模具钢的研究开发一直受到各国的重视。模具也是制造业生产的基础工艺装备，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。现今75％的粗加工工业产品零件、50％的精加工零件由模具成型，绝大部分橡胶，塑料等制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛。但模具在工作环境中经常与腐蚀介质长期接触，易发生局部或大面积的化学、电化学作用，引起材料的腐蚀和破损。模具的腐蚀不仅消耗资源、造成环境污染，而且可能造成工业事故，危及人民健康。为减缓和阻止金属腐蚀反应，延长金属产品的生命周期，现在许多国家都在研发耐腐蚀和防腐材料。目前，各国针对模具钢的腐蚀研究任然处于初级阶段，该阶段主要以在模具钢表面添加防腐涂料为主，该方案对模具的使用寿命和使用环境有很大的限制。
[0003]目前纯粹具有耐腐蚀和抗酸双重特性的模具钢研究比较少，专利公告号CN110964982B提出了一种高铬耐腐蚀钢及其制备方法，可满足湿润高氯离子环境条件下的建筑用钢，与本专利比较一方面成分不同：CN110964982B采用超低C+Cr成分设计，而本专利采用中C+高Cr+(Mo+Ni+Cu)复合添加，另一方面应用不同，CN110964982B应用于建筑行业，本专利适用于具有腐蚀性和酸性环境下的模具行业。另一专利公告号CN101033527提出的高铬中碳不锈钢及其制法，一方面化学成分不同，另一方面产品性能和使用不同，本专利适用于具有腐蚀性和酸性环境下的模具行业，CN101033527适用于活塞环、微型轴及不锈轴承用合金钢。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种具有独特微观结构的新型耐腐蚀及抗酸双重特性的钢板及制造方法，制得的钢板适用于具有腐蚀性和酸性环境下的模具行业。
[0005]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种具有微观结构的耐腐蚀及抗酸性钢板，所述钢板以Fe为基础元素，且包含如下化学成分(质量百分比)C 0.30～0.50％，Si0.30～0.60％；P≤0.005％；S≤0.002％；Mn 0.50～0.60％；Al 0.02～0.04％；Nb≤0.02％；V 0.005～0.009％；Cr11.5～13.5％；Mo+Ni+Cu 0.45～0.65％；Ceq≤3.5；余量为Fe及不可避免的杂质。
[0006]本专利技术设计采用中C，高Cr+TMCP+回火工艺生产6～80mm厚度的钢板，通过特定工
艺参数和相应的耐腐蚀性能发现特定的回归方程，该工艺和回归方程的配合使用能够产生独特微观结构；具有该独特微观结构的钢板可满足钢板的耐腐蚀性能：腐蚀速率≤0.40g
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‑1；同时具有布氏硬度≥200HB,以及耐腐蚀环境和酸性服役条件下模具用钢的使用要求。
[0007]此外，本专利技术专利还提供了上述耐腐蚀及酸性服役条件下模具用钢的制造方法，具体生产步骤为：KR铁水预处理—BOF冶炼—LF和RH炉精炼—板坯连铸—板坯加热—TMCP轧制—矫直—冷床冷却
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回火
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钢板剪切—检验入库。
[0008]本专利技术中所含有的所有成分作用及其含量选择理由具体说明如下：
[0009]C：C是钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶和析出强化可明显提高钢的强度，但C过高会对钢的韧性带来不利影响，本专利技术C含量选择范围为0.30
‑
0.50％。
[0010]Si：Si强化铁素体，提高强度、弹性极限和淬透性，但是Si使钢中的过热敏感性和裂纹倾向增加，本专利技术Si含量的范围确定为0.30
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0.60％。
[0011]Mn：Mn作为脱氧剂作用的元素，通过固溶强化提高钢材的强度，此外Mn将钢中的S以MnS形式固定，防止热脆化的效果，钢中含有少量锰能提高钢的纯净度和韧性；但Mn偏析对钢板的抗酸性能产生不利影响，综合考虑，本专利技术中Mn含量设计在0.50～0.60％范围。
[0012]P、S:P不可避免的杂质，易形成偏析、夹杂等缺陷，特别是使得铁素体固溶强化，增加冷脆性，本专利技术P含量的范围确定为≤0.005％；S也是不可避免的杂质，易产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，本专利技术S含量的范围确定为≤0.002％。
[0013]Al：Al脱氧元素，除了降低钢水中的溶解氧之外，Al与N形成弥散细小的氮化铝夹杂可以细化晶粒，但Al含量大，钢水熔炼过程中易形成Al2O3等脆性夹杂，降低钢水纯净度。本专利技术Al含量的选择范围为0.02
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0.04％。
[0014]Cr：Cr是碳化物形成元素，能够提高钢的淬透性、耐磨性和耐腐蚀性能，但同时降低冲击韧性；同时部分Cr能置换铁，形成合金渗碳体，提高钢材的回火稳定性；综合考虑，本专利技术中Cr含量设计在11.5～13.5％范围。
[0015]Mo+Ni+Cu：Mo能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性，但过多会导致强度上升，韧性下降；Ni能提高钢的强度，并保持良好的塑性和韧性，Ni还具有良好的耐腐蚀能力，但Ni资源稀缺，价格昂贵；Cu能提高耐大气腐蚀能力，可以改善材料的耐腐蚀性能，但加入Cu过多后，钢有热脆倾向；综合考虑，本专利技术采用Mo、Ni、Cu复合添加，总含量的范围确定为0.45～0.65％。
[0016]V：V是钢中最常用的合金元素之一，降低钢的过热敏感性，提高钢的强度和韧性，在调质钢中，能提高钢的强度。另外，在钢中加入V还能改善钢的回火稳定性，降低钢的热处理敏感性，本专利技术V含量的范围确定为0.005～0.009％。
[0017]本专利技术采用一种具有独特微观结构的新型耐腐蚀及抗酸双重特性钢板的制造方法，包含以下工艺步骤：
[0018](1)炼钢工序，采用KR铁水预处理、BOF转炉冶炼、LF精炼、RH真空脱气处理生产出高纯净钢水，然后利用370mm厚度连铸板坯生产连铸坯。随后，对连铸坯进行加罩堆垛缓冷
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扩氢处理，堆垛缓冷时间≥72小时。
[0019](2)将连铸坯加热至1200～1230℃，连铸坯出炉后使用高压水除鳞；然后进行两阶段轧制：
[0020]第一阶段为粗轧阶段：开轧温度在1050～1110℃,其中下线温度1050℃≈精轧980℃+9道次粗轧*8℃温降/道次，上线温度1110℃根据1230℃出炉温度经过高压水初除磷温降≥120℃确定；该阶段中间坯厚度采用2.5h～5.0h(h为钢板成品厚度)，该范围的厚度能够保证加热炉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有微观结构的耐腐蚀及抗酸性钢板，其特征在于：所述钢板以Fe为基础元素，且包含如下化学成分(质量百分比)C 0.30～0.50％，Si 0.30～0.60％；P≤0.005％；S≤0.002％；Mn 0.50～0.60％；Al 0.02～0.04％；Nb≤0.02％；V 0.005～0.009％；Cr11.5～13.5％；Mo+Ni+Cu 0.45～0.65％；Ceq≤3.5；余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种具有微观结构的耐腐蚀及抗酸性钢板，其特征在于：所述钢板满足耐腐蚀性能：腐蚀速率≤0.40g
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‑1；同时具有布氏硬度≥200HB。3.根据权利要求1所述的一种具有微观结构的耐腐蚀及抗酸性钢板，其特征在于：所述钢板的金相组织为马氏体+贝氏体+残余奥氏体+M/A构建而成，该组织中M/A呈类球状均匀分布。4.一种如权利要求1所述的具有微观结构的耐腐蚀及抗酸性钢板的制造方法，其特征在于所述方法的生产步骤为：KR铁水预处理—BOF冶炼—LF和RH炉精炼—板坯连铸—板坯加热—TMCP轧制—矫直—冷床冷却
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回火
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钢板剪切—检验入库。5.根据权利要求4所述的一种具有微观结构的耐腐蚀及抗酸性钢板的生产方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：(1)炼钢工序，采用KR铁水预处理、BOF转炉冶炼、LF精炼、RH真空脱气处理生产出高纯净钢水，然后利用370mm厚度连铸板坯生产连铸坯，随后，对连铸坯进行加罩堆垛...

【专利技术属性】
技术研发人员：石艾来，白云，孙宪进，苗丕峰，何广霞，吴扬，葛恒贵，
申请(专利权)人：江阴兴澄特种钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：