本發(fā)明涉及金屬建材，具體而言，涉及一種耐鹽霧鋼材、制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鋼鐵由于原料豐富、加工性好、性能多樣、強(qiáng)度高、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)勢(shì)，成為了國(guó)民基礎(chǔ)建設(shè)和機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的首選材料。但是，但是大型鋼結(jié)構(gòu)、鋼構(gòu)件的服役環(huán)境往往存在腐蝕因素，易造成腐蝕破壞，從而導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人身安全事故。因此，為鋼材提供長(zhǎng)效、穩(wěn)定且高效的防腐措施，具有極高的必要性。

2、目前，在沿海地區(qū)、海洋平臺(tái)等高濕度和高鹽分的極端的環(huán)境下，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的防腐等級(jí)一般為c5或cx，c5等級(jí)的中性鹽霧不低于2000h，而cx等級(jí)的中性鹽霧則不低于4000h。常見的鋼材防腐處理通過使用合金涂層噴涂防止鋼材腐蝕，從而使涂層為鋼材在海水、土壤等腐蝕性較強(qiáng)應(yīng)用環(huán)境中提供保護(hù)。其中，zn-al二元合金涂層，其使用范圍較為廣泛，并具有較好的耐腐蝕性。但若要達(dá)到c5等級(jí)的防腐要求，鋅鋁涂層的厚度范圍需在80到120微米之間；滿足cx等級(jí)的防腐要求，鋅鋁涂層的厚度范圍高達(dá)150微米。而由于涂層厚度較厚將會(huì)帶來涂層與基體易剝脫、工件咬合力不佳和涂層表面不均一等不良影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種耐鹽霧鋼材、制備方法及其應(yīng)用，本發(fā)明鋼材具有高強(qiáng)度耐鹽霧特性，涂層與基體的結(jié)合力好，在滿足cx等級(jí)的防腐要求下，極大的減小防腐涂層厚度，有效提升工件的可加工性能，避免工件咬合力不佳和較厚涂層導(dǎo)致表面不均一等不良影響。

2、為此，本發(fā)明的第一目的在于提供一種耐鹽霧鋼材。

3、本發(fā)明的第二目的在于提供一種耐鹽霧鋼材的制備方法。

4、本發(fā)明的第三目的在于提供一種耐鹽霧鋼材的應(yīng)用。

5、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種耐鹽霧鋼材，鋼材從內(nèi)至外依次包括：合金基體、滲透層和防腐涂層；合金基體包括fe元素；滲透層包括fe、n和o元素；防腐涂層覆蓋于滲透層的至少表面。

6、與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用該技術(shù)方案所達(dá)到的技術(shù)效果：本發(fā)明耐鹽霧鋼材具有合金基體、滲透層和防腐涂層的復(fù)合層狀結(jié)構(gòu)，合金基體的表面吸收n元素和o氧元素，以形成致密的、具有優(yōu)異抗腐蝕性和耐磨性能的滲透層；防腐涂層與滲透層協(xié)同作用，進(jìn)一步提升鋼材的防腐性能和層間結(jié)合力。

7、在本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案中，合金基體按照質(zhì)量百分比包括：c：0.30%-0.35%；si：0.60%-0.80%；mn：1.00%-1.20%；s：≤0.03%；p：≤0.03%；ni：0.3%-0.5%；mo：0.05%-0.10%；v：0.03%-0.05%；o：≤20ppm；n：≤30ppm；余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

8、進(jìn)一步地，合金基體按照質(zhì)量百分比包括：c：0.30%-0.32%；si：0.60%-0.70%；mn：1.00%-1.10%；s：≤0.02%；p：≤0.02%；ni：0.3%-0.4%；mo：0.05%-0.10%；v：0.03%-0.04%；o：≤20ppm；n：≤30ppm；余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用該技術(shù)方案所達(dá)到的技術(shù)效果：本發(fā)明合金基體配方設(shè)計(jì)旨在通過精確控制化學(xué)成分和雜質(zhì)水平，實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的機(jī)械性能、耐腐蝕性和加工性能，同時(shí)考慮了成本和生產(chǎn)的可行性，防腐涂層進(jìn)一步提升耐鹽霧鋼材的表面性能。碳含量在0.30%-0.35%之間，能夠保證鋼材具有足夠的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)保持一定的韌性；硅含量在0.60%-0.80%之間，有助于提高鋼的彈性和耐磨性；錳含量在1.00%-1.20%，有助于提高鋼的強(qiáng)度、硬度以及淬透性；適量的ni元素和mo元素的添加，能夠顯著提高鋼的耐腐蝕性、耐候性和穩(wěn)定性；少量v元素的加入有助于細(xì)化晶粒，進(jìn)一步提高材料的強(qiáng)度和耐蝕性；將硫和磷的含量嚴(yán)格控制在≤0.03%，這有助于減少材料脆化，提高鋼材的整體質(zhì)量；氧和氮的含量分別控制在20ppm和30ppm以下，有助于避免氣泡和夾雜物的形成，確保材料的潔凈度和一致性；合金基體的配方設(shè)計(jì)考慮了加工的便利性，確保材料可以通過常規(guī)的金屬加工工藝進(jìn)行加工而不損失其性能，在成本可控的前提下提供最優(yōu)的性能。

10、在本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案中，防腐涂層為cu(oh)2、sic復(fù)合材料和zn-al防腐涂層。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用該技術(shù)方案所達(dá)到的技術(shù)效果：本發(fā)明防腐涂層中氫氧化銅通過持續(xù)釋放銅離子，可以有效地抑制生物（的附著和生長(zhǎng)，從而減緩這些生物對(duì)材料的侵蝕；sic復(fù)合材料具有優(yōu)異的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，不僅能夠提高涂層的硬度和耐磨性，還能顯著提升基體的耐腐蝕性；鋅具有較低的電極電位，能夠犧牲陽(yáng)極保護(hù)，即鋅會(huì)優(yōu)先于鋼鐵基體發(fā)生腐蝕，從而保護(hù)基體不受腐蝕，鋁則在其表面形成一層致密的氧化鋁膜，這層膜可以有效隔離腐蝕介質(zhì)，延長(zhǎng)涂層的使用壽命，zn-al涂層在合金基體表面形成的緊密堆積層能夠有效阻擋水分和氧氣等腐蝕介質(zhì)與基體的直接接觸，從而減緩腐蝕進(jìn)程。

12、在本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案中，防腐涂層的厚度為3μm-5μm。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用該技術(shù)方案所達(dá)到的技術(shù)效果：本發(fā)明控制防腐涂層厚度，以達(dá)到最佳的防腐蝕效果和經(jīng)濟(jì)性。涂層厚度小于3μm，防腐蝕效果較差；涂層厚度大于5μm，涂層容易剝脫，且成本較高。適當(dāng)?shù)耐繉雍穸饶軌虼_保涂層在腐蝕環(huán)境中提供充分的隔離和保護(hù)，從而延長(zhǎng)金屬基材的使用壽命。

14、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種耐鹽霧鋼材的制備方法，包括：s100、將合金基體進(jìn)行氮氧共滲處理，得到鋼材坯體；s200、在鋼材坯體的任一表面施加防腐涂料，獲得耐鹽霧鋼材；其中，鋼材坯體為滲透層覆蓋于合金基體的至少表面的合金結(jié)構(gòu)。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用該技術(shù)方案所達(dá)到的技術(shù)效果：本發(fā)明耐鹽霧鋼材通過將合金基體進(jìn)行氮氧共滲處理，在合金基體的表面吸收n元素和o氧元素，以形成致密的滲透層，顯著提高了材料的硬度和表面強(qiáng)度，滲透層還能夠有效隔絕濕氣和鹽分；而后在其鋼材坯體的任一表面施加防腐涂料，形成具有合金基體、滲透層和防腐涂層的復(fù)合層狀結(jié)構(gòu)的耐鹽霧鋼材。本發(fā)明耐鹽霧鋼材的制備方法工藝簡(jiǎn)單、節(jié)省防腐涂層資源，有效降低高防腐等級(jí)工件的生產(chǎn)成本，對(duì)于鋼材的廣泛應(yīng)用具有重大意義。

16、在本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案中，s100具體包括：s110、將合金原料在保護(hù)氣氛下進(jìn)行淬火處理，獲得合金坯體；s120、將合金坯體在可控氣氛下進(jìn)行回火處理，獲得合金基體；s130、將合金基體在可控氣氛下進(jìn)行氮氧共滲處理，得到鋼材坯體。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用該技術(shù)方案所達(dá)到的技術(shù)效果：本發(fā)明合金原料的制備根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案合金基體原料配比進(jìn)行熔煉、鑄造和初步成形。耐鹽霧鋼材的制備過程中，淬火加熱時(shí)存在吸氫現(xiàn)象，本發(fā)明耐鹽霧鋼材的制備方法通過回火工序能夠有效脫氫，基本維持毛坯含氫水平，有效避免導(dǎo)致氫脆現(xiàn)象；可控氣氛氮氧共滲處理隨著溫度升高，利用氣態(tài)反應(yīng)物在固態(tài)表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)沉積物以形成致密的滲透層，有助于增加合金強(qiáng)度、硬度和耐鹽霧性，并有效隔絕濕氣和鹽分，尤其對(duì)于海洋用鋼材的防腐具有重要意義。

18、在本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案中，在s110中，淬火處理的溫度為850℃-870℃；和/或在s110中，淬火處理的保溫時(shí)間為20min-30min。

19、進(jìn)一步地，保護(hù)氣氛為惰性氣體中的至少一種。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用該技術(shù)方案所達(dá)到的技術(shù)效果：本發(fā)明控制淬火處理的保護(hù)氣氛、溫度和時(shí)間，可以有效提高淬火后鋼材的整體性能。淬火處理的溫度改變鋼材的微觀結(jié)構(gòu)，使鋼材達(dá)到理想的硬度和均勻的組織，過高的加熱溫度可能導(dǎo)致晶粒粗大，從而降低材料的韌性和沖擊強(qiáng)度，過小的加熱溫度影響金相組織的形成程度及成分均勻性；淬火處理的保護(hù)氣氛可以防止氧化和脫碳，保持鋼材的表面質(zhì)量，還可以減少合金元素的蒸發(fā)，確保鋼材的化學(xué)成分和性能穩(wěn)定；淬火處理的時(shí)間的長(zhǎng)短決定了碳和其他合金元素在金相組織中的分布均勻性，不充分的保溫時(shí)間會(huì)導(dǎo)致成分分布不均，影響后續(xù)的淬火效果，過長(zhǎng)的保溫時(shí)間可能導(dǎo)致表面脫碳，這會(huì)降低鋼材表面的硬度和耐磨性，長(zhǎng)時(shí)間的保溫還可能導(dǎo)致金相組織晶粒長(zhǎng)大，影響淬火后鋼材的性能。

21、在本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案中，在s120中，可控氣氛為水蒸氣、空氣和氨氣，水蒸氣、空氣和氨氣按體積比為（1-2）:（3-7）:（2-3）；和/或在s120中，回火處理的溫度為550℃-600℃；和/或在s120中，回火處理的時(shí)間為40min-80min。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用該技術(shù)方案所達(dá)到的技術(shù)效果：本發(fā)明通過精確控制回火處理的可控氣氛氣氛、溫度和時(shí)間，防止合金基體氧化，有效脫氫，顯著提高材料的韌性和機(jī)械性能；降低內(nèi)部應(yīng)力，從而確保耐鹽霧鋼材在惡劣環(huán)境中的可靠性和穩(wěn)定性。

23、在本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案中，在s130中，氮氧共滲處理的溫度為600℃-650℃；和/或在s130中，氮氧共滲處理的時(shí)間為40min-80min。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用該技術(shù)方案所達(dá)到的技術(shù)效果：本發(fā)明通過氮氧共滲處理的可控氣氛氣氛、溫度和時(shí)間，控制合金基體的表面吸收n元素和o氧元素的量，以形成適中的滲透層的厚度以及表面質(zhì)量，從而提高材料的硬度、耐磨性和抗腐蝕性能，以及與防腐涂層的結(jié)合力。

25、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第三目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種耐鹽霧鋼材的應(yīng)用，采用上述任一耐鹽霧鋼材或制備方法得到的耐鹽霧鋼材用于腳手架結(jié)構(gòu)件中。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用該技術(shù)方案所達(dá)到的技術(shù)效果：本技術(shù)方案的腳手架結(jié)構(gòu)件包括本發(fā)明任一技術(shù)方案的耐鹽霧鋼材或制備方法，因而具有如本發(fā)明任一技術(shù)方案的耐鹽霧鋼材或制備方法的全部有益效果，在此不再贅述。