專利名稱：耐大氣腐蝕結(jié)構(gòu)鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金鋼領(lǐng)域，特別是一種耐大氣腐蝕的結(jié)構(gòu)鋼。
金屬材料暴露在大氣中，受空氣中水和氧等的化學(xué)、電化學(xué)作用所引起的腐蝕即大氣腐蝕是金屬腐蝕中危害最大的一種。特別是對(duì)于輸電或通訊塔架、橋梁、車輛等長(zhǎng)期暴露在大氣中使用的金屬構(gòu)件，大氣腐蝕已成為影響其壽命的主要因素，不僅造成了大量金屬的損失，而且增加了制造加工、維修的費(fèi)用。
目前一般用Q235鋼制造塔架，由于Q235鋼耐大氣腐蝕性能一般，多采用熱鍍鋅工藝進(jìn)行防腐和外觀處理。熱鍍鋅工藝存在兩個(gè)問(wèn)題一是成本較高、制造復(fù)雜，二是環(huán)境污染大、能耗高。至今國(guó)內(nèi)外尚未發(fā)現(xiàn)制作塔架實(shí)際應(yīng)用耐大氣腐蝕鋼的記錄。
提高鋼的耐大氣腐蝕性能，國(guó)內(nèi)外普遍采用的是在鋼中添加不同合金元素的方法來(lái)解決。一般認(rèn)為，加入Cu、P元素后耐大氣腐蝕效果比較明顯.但是鋼中加入Cu、P后存在著脆裂等缺陷，降低鋼的塑性、韌性，因此，各國(guó)普遍采用添加某些合金元素來(lái)彌補(bǔ)不足。有的國(guó)外鋼種采用加Mo、As、Ce等元素，雖然提高了鋼的性能，但成本太高。
日本專利昭53-70911，含P高焊接性耐腐蝕鋼成份C≤0.04、Si≤1.0、Mn≤2.5、P0.03-0.20、Mo0.05-1.0。另外可加Cu、Ni、Co、Cr、W其中1種以上，但合計(jì)≤4.0，Nb、V、Ti、Zr、Ta、N、Al、B、RE、Ca、Mg、Te、Se其中1種以上，合計(jì)≤0.2。
中國(guó)專利(85108118A)，低合金耐大氣腐蝕鋼C≤0.12、Si0.20-0.75、Mn0.20-0.70、P0.06-0.15、S≤0.04、Cu0.20-0.50、V0.02-0.12、RE加入量≤0.20。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種低成本的具有良好的耐大氣腐蝕性和焊接性的耐大氣腐蝕結(jié)構(gòu)用鋼。
3.為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種耐大氣腐蝕結(jié)構(gòu)鋼，其主要合金成份包括C、Si、Mn、P、Cu、Nb、Al，其特征在于各合金成份的重量百分比含量為C≤0.10、Si0.20～0.40、Mn0.20～0.55、P0.07～0.12、S≤0.035、Cu0.20～0.40、Nb0.005～0.05 Al≤0.020、其余為Fe和微量雜質(zhì)。各合金成份見(jiàn)表1。
經(jīng)過(guò)優(yōu)選的各成份重量百分比含量為C0.06～0.10、Si0.20～0.35、Mn0.35～0.55、P0.08～0.12、S≤0.030、Cu0.20～0.40、Nb0.015～0.035、Al0.008～0.020，其余為Fe和微量雜質(zhì)。優(yōu)選成份重量百分比見(jiàn)表2。
本發(fā)明的合金機(jī)理如下Cu、P是在低合金耐大氣腐蝕鋼中提高耐蝕作用最為有效的合金元素，在強(qiáng)度要求不高時(shí)，Cu與P的復(fù)合作用耐蝕性最好，研究表明，Cu、P同時(shí)加入鋼中后，有助于在鋼的表面形成致密的、粘附性好的非晶態(tài)氧化層保護(hù)膜，使腐蝕過(guò)程幾乎不能進(jìn)行，時(shí)間越長(zhǎng)保護(hù)膜越致密，耐蝕作用也越明顯。
另外，Cu可以抵消鋼中S的有害作用，Cu與S生成難溶的硫化物，從而抵消了S對(duì)鋼耐蝕性的有害作用。Cu、P還是很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化元素，使鋼的強(qiáng)度顯著提高，但鋼中含P過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致鋼的韌性降低，特別會(huì)出現(xiàn)低溫脆性，因此，一般鋼的P含量以不大于0.12％為宜。
Nb在鋼中主要作用是細(xì)化晶粒，改善鋼材的強(qiáng)韌性能和加工性能，且Nb是強(qiáng)碳、氮化物形成元素，在鋼中主要以碳化鈮或碳、氮化鈮的形式存在，因降低鋼中滲碳體的含量，使組織中的珠光體成份降低，有利于提高鋼的耐蝕性。
Al在鋼中主要作用是細(xì)化晶粒，改善鋼材的強(qiáng)韌性能和加工性能，通過(guò)控制軋制等技術(shù)，能顯著提高鋼的低溫沖擊韌性。
生產(chǎn)工藝過(guò)程為轉(zhuǎn)爐冶煉—脫氧合金化—連鑄—精整—加熱—軋制—矯直—冷卻—剪切—鋼板或型鋼檢驗(yàn)入庫(kù)。
通過(guò)優(yōu)選化學(xué)成份，以保證其耐大氣腐蝕性能，并在冶煉時(shí)，進(jìn)一步降低鋼中
≤60ppm，凈化鋼質(zhì)，以及通過(guò)Cu、P、Nb等元素的合金化，配合相應(yīng)的控制軋制工藝，使晶粒細(xì)化，保證耐大氣腐蝕、焊接性能、沖擊韌性優(yōu)良。
本發(fā)明耐大氣腐蝕結(jié)構(gòu)鋼的金相組織為鐵素體+珠光體，晶粒度為8～9級(jí)。本鋼種具有良好的耐用大氣腐蝕性能和綜合力學(xué)性能，易于焊接。其力學(xué)性能見(jiàn)表3。
選用J507CuP焊條、自動(dòng)焊用H08MnA+CuP燒結(jié)焊劑、CO2氣體保護(hù)焊用YJ507CuP藥芯焊絲進(jìn)行焊接試驗(yàn)，焊縫金屬、熱影響區(qū)的性能與母材相當(dāng)，經(jīng)45天室內(nèi)鹽霧加速腐蝕試驗(yàn)、干濕交替試驗(yàn)，焊縫部分的耐蝕性與母材相當(dāng)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于與國(guó)內(nèi)外相關(guān)鋼種比較，本發(fā)明去掉了Mo、Ni、As等價(jià)格昂貴的合金元素，同時(shí)免去了因加入RE、Ti等合金，使鋼的冶煉、澆鑄工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)，而是直接采用常規(guī)冶煉工藝，進(jìn)行鋼包Nb、Al微合金化，細(xì)化晶粒，提高鋼的綜合性能，解決高含P厚規(guī)格鋼低溫沖擊韌性差的問(wèn)題，使該鋼種不加保護(hù)層裸露使用，滿足輸電或通訊塔架、橋梁、車輛等構(gòu)件的耐大氣腐蝕的需要。
實(shí)施例表4所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的各合金成份，即C0.09、Si0.28、Mn0.46、P0.106、S0.017、Cu0.33、Nb0.016、Al0.011，其余為Fe和微量雜質(zhì)。該鋼種的力學(xué)性能見(jiàn)表5；在北京、沈陽(yáng)、青島三個(gè)地區(qū)進(jìn)行室外靜態(tài)暴露實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。
權(quán)利要求
1.一種耐大氣腐蝕結(jié)構(gòu)鋼，其主要合金成份包括C、Si、Mn、P、Cu、Nb、Al，其特征在于各成份的重量百分比含量為C≤0.10、Si0.20～0.40、Mn0.20～0.55、P0.07～0.12、S≤0.035、Cu0.20～0.40、Nb0.005～0.05 Al≤0.020，其余為Fe和微量雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐大氣腐蝕結(jié)構(gòu)鋼，其特征在于優(yōu)選以下各成份的重量百分比含量為C0.06～0.10、Si0.20～0.35、Mn0.35～0.55、P0.08～0.12、S≤0.030、Cu0.20～0.40、Nb0.015～0.035、Al0.008～0.020，其余為Fe和微量雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐大氣腐蝕結(jié)構(gòu)鋼,其特征在于各成份的重量百分比含量為:C:≤0.10、Si:0.20～0.40、Mn:0.20～0.55、P:0.07～0.12、S:≤0.035、Cu:0.20～0.40、Nb:0.005～0.05 Al:≤0.020、其余為Fe和微量雜質(zhì),它是一種既經(jīng)濟(jì)又耐大氣腐蝕的鋼種,可滿足我國(guó)輸電或通訊塔架、橋梁、車輛等與大氣接觸環(huán)境中鋼結(jié)構(gòu)的需要,經(jīng)研制和應(yīng)用試驗(yàn)證明,其在大氣中具有良好的耐蝕性、焊接性和機(jī)加工性能。
文檔編號(hào)C22C38/12GK1353211SQ00133580
公開(kāi)日2002年6月12日 申請(qǐng)日期2000年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月14日
發(fā)明者蔡漳平, 夏茂森, 殷汝軍, 孫瑋, 劉江, 孫衛(wèi)華, 王鈞 申請(qǐng)人:濟(jì)南鋼鐵股份有限公司