一种低碳Cr-Ni-Al系高强韧耐蚀钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低碳Cr

【技术实现步骤摘要】
一种低碳Cr
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Ni
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Al系高强韧耐蚀钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于耐蚀钢
，特别涉及一种低碳Cr
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Ni
‑
Al系高强韧耐蚀钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]腐蚀是金属材料领域的三大失效形式之一，根据宏观的统计，所有金属材料每年因腐蚀损失约1％的重量，这种损失在热带、海洋的环境中更加严重。从全球来看，腐蚀带来的经济损失约占国家经济总量的3％
‑
4％。基于腐蚀造成的巨大经济损失，研究人员也提出了一系列的防护措施，如耐蚀涂层(环氧与金属涂镀层)、添加缓蚀剂、电化学保护等手段，但是这些方法都存在或多或少的缺点，如耐蚀涂镀层虽然可以有效延缓腐蚀进程，但成本较高，一旦涂镀层表面出现缺陷，反而会进一步加速腐蚀。不锈钢具有优异的耐蚀性能，但是大量合金元素的添加使得其无法在我国庞大的工程建设领域广泛应用，而低合金耐蚀钢研因其较低的耐蚀合金含量、优异的力学性能和较好的耐蚀性能而受到越来越多的关注，应用领域不断扩大，对其耐蚀性能也提出了越来越高的要求。
[0003]目前国内外关于良好综合性能耐候钢的品种和相应工艺流程已经有很多的专利，但大多存在一些如耐蚀性能不足、成本过高或工艺复杂等问题而无法满足大量生产和实际应用的需要。如国外比较早的高耐钢钢板(JP04235250A日本专利1992)和超低碳贝氏体耐候钢(US6315946美国专利2001)等几个专利，以及国内邯钢于2018年公开的“一种桥梁用耐候钢Q345qDNH钢带及其生产方法”(CN 109097686 A)，这些专利均为低Cr(<0.7wt％)的耐候钢，无法满足更苛刻环境(如海洋大气环境或沿海工业大气环境)的服役要求。基于低Cr耐候钢耐蚀性能不足的缺点，国内首钢于2014年公开“一种低碳高Cr高N强耐腐蚀性用钢及其生产方法”(CN 103540871 A)，该耐候钢耐蚀性能得到大幅度提高，但Cr的添加量在6～13％，合金成本也随之提高，同时高N的要求也并非大多数钢厂可以满足。由以上分析可看出，现有的耐候钢品种仍有很大的改进空间，同时随着我国基础建设事业的发展，钢结构的服役环境也发生很大的变化，耐蚀钢的耐蚀性能很大程度上受外部环境因素的影响，如温度、湿度和污染物等，但是开发每种特定环境专用的耐蚀钢品种前期投入大而且研发周期长，因此满足多种腐蚀环境使用的耐蚀钢应用前景广阔。

技术实现思路

[0004]鉴于以上分析，本专利技术旨在提供一种低碳Cr
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Ni
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Al系高强韧耐蚀钢及其制备方法，用以解决现有技术中耐蚀钢不能满足多种腐蚀环境的问题，在满足力学性能的基础上保证耐蚀钢满足多种腐蚀环境。
[0005]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]一方面，本专利技术公开了一种低碳Cr
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Ni
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Al系高强韧耐蚀钢，所述低碳Cr
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Ni
‑
Al系高强韧耐蚀钢的合金成分以质量百分比计：C:0.03％
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0.11％，Cr:7.0％
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10.0％，Ni:1.0％
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2.0％，Al:0.5％
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1.2％，Si:0.1％
‑
0.5％，Mn:0.5％
‑
1.0％，P:≤0.10％，S:≤
0.005％，N:≤0.005％，Cu:0.2％
‑
0.5％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0007]进一步的，所述低碳Cr
‑
Ni
‑
Al系高强韧耐蚀钢的合金成分以质量百分比计：C:0.03％
‑
0.10％，Cr:7.0％
‑
9.5％，Ni:1.1％
‑
1.9％，Al:0.6％
‑
1.2％，Si:0.15％
‑
0.44％，Mn:0.51％
‑
0.93％，P:≤0.10％，S:≤0.005％，N:≤0.005％，Cu:0.22％
‑
0.46％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0008]进一步的，所述低碳Cr
‑
Ni
‑
Al系高强韧耐蚀钢的微观组织为铁素体+一次高温回火马氏体+二次自回火马氏体。
[0009]进一步的，所述低碳Cr
‑
Ni
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Al系高强韧耐蚀钢的微观组织中，铁素体的体积分数为10％
‑
30％，一次高温回火马氏体的体积分数为30％
‑
60％。
[0010]另一方面，本专利技术还公开了一种低碳Cr
‑
Ni
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Al系高强韧耐蚀钢的制备方法，包括：
[0011]步骤1、冶炼和铸造，得到铸坯；
[0012]步骤2、对铸坯加热至奥氏体均匀化温度并保温；
[0013]步骤3、保温后的铸坯出炉后去除氧化皮后直接开轧，终轧不低于900℃，最后空冷至室温得到热轧板；
[0014]步骤4、对热轧板进行临界区热处理，即加热至临界区温度并保温，保温结束后空冷至室温。
[0015]进一步的，所述步骤1中，根据耐蚀钢成分采用采用真空感应冶炼、模铸成铸锭。
[0016]进一步的，所述步骤1中，将红土镍矿中Cr低Ni含Mn铁水和中频炉上熔化的合金，经钢包注入AOD炉，LF精炼、连铸成铸坯。
[0017]进一步的，所述步骤2中，奥氏体均匀化温度为1150
‑
1200℃。
[0018]进一步的，所述步骤2中，保温时间为1
‑
3h。
[0019]进一步的，所述步骤4中，临界区温度为810～880℃。
[0020]与现有技术相比，本专利技术至少能实现以下技术效果之一：
[0021]1)本专利技术通过精确控制钢中Cr、Ni、Cu、Al、Mn、C、N元素的质量百分比，其中Cr、Ni、Cu、Al为核心耐蚀合金元素，较高的Cr、Ni合金化可以通过采用红土镍矿冶炼的中Cr低Ni含Mn铁水实现；P为可选择添加的耐蚀合金元素；由于进行了Al合金化，抗氯离子腐蚀能力，特别是耐海水腐蚀性能显著提升，同时扩大奥氏体铁素体双相区，从而降低钢的淬透性，因此可以控制适当高的C含量。通过简单热轧工艺和临界热处理方法最终获得10％
‑
30％铁素体+30％
‑
60％一次高温回火马氏体+二次自回火马氏体的多相组织，保证本专利技术钢的屈服强度≥450MPa(例如，455
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485MPa)，抗拉强度≥750MPa(例如，755
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795MPa)，屈强比不超过0.65(例如，0.60
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0.61)，断后伸长率≥20％(例如，20.5％
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23.0％)，
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低碳Cr
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Ni
‑
Al系高强韧耐蚀钢，其特征在于，所述低碳Cr
‑
Ni
‑
Al系高强韧耐蚀钢的合金成分以质量百分比计：C:0.03％
‑
0.11％，Cr:7.0％
‑
10.0％，Ni:1.0％
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2.0％，Al:0.5％
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1.2％，Si:0.1％
‑
0.5％，Mn:0.5％
‑
1.0％，P:≤0.10％，S:≤0.005％，N:≤0.005％，Cu:0.2％
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0.5％，余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的低碳Cr
‑
Ni
‑
Al系高强韧耐蚀钢，其特征在于，所述低碳Cr
‑
Ni
‑
Al系高强韧耐蚀钢的合金成分以质量百分比计：C:0.03％
‑
0.10％，Cr:7.0％
‑
9.5％，Ni:1.1％
‑
1.9％，Al:0.6％
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1.2％，Si:0.15％
‑
0.44％，Mn:0.51％
‑
0.93％，P:≤0.10％，S:≤0.005％，N:≤0.005％，Cu:0.22％
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0.46％，余量为Fe及不可避免的杂质。3.根据权利要求1或2所述的低碳Cr
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Ni
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Al系高强韧耐蚀钢，其特征在于，所述低碳Cr
‑
Ni
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Al系高强韧耐蚀钢的微观组织为铁素体+一次高温回火马氏体+二次自回火马氏体。4.根据权利要求3所述的低碳Cr
‑
Ni
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【专利技术属性】
技术研发人员：李昭东，曹燕光，陈润农，雍岐龙，杨忠民，陈颖，王慧敏，
申请(专利权)人：中联先进钢铁材料技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：