專利名稱：高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低合金鋼制造領(lǐng)域的 一種高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候 鋼及其生產(chǎn)方法，其可應(yīng)用于集裝箱和鐵^^車廂等設(shè)備中。
背景技術(shù)：
目前，世界上每年約有1/6年產(chǎn)量的鋼材因大氣腐蝕而耗損，尤其在我國(guó)每 年因此遭受的直接經(jīng)濟(jì)損失就超過(guò)100億元。為了解決該問(wèn)題，人們發(fā)展出諸 如對(duì)鋼材進(jìn)行打磨、涂裝等手段，但采取該等措施所需費(fèi)用常會(huì)占到工程投資 總費(fèi)用的相當(dāng)比例，造成大量的人力、財(cái)力和物力花費(fèi)。經(jīng)業(yè)界人士的長(zhǎng)期研 究，人們又發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)鋼材材料的組分及制備工藝進(jìn)行調(diào)整，可制成耐銹蝕 的不銹鋼，但若將不銹鋼大規(guī)模使用，則成本將高得難以承受，且不銹鋼的力 學(xué)性能和焊接性能很難滿足各種工程的需要。在這樣的情況下，耐候鋼應(yīng)運(yùn)而 生?，F(xiàn)有的耐候鋼可以分為兩類其中一類含O. 07-0. 15%的磷，稱為高耐候性 鋼；另一類磷含量<0. 04%,稱為焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼。耐候鋼的強(qiáng)度和耐候性可 隨銅、鉻、鎳、錳、鈦等元素的合金化程度提高而相應(yīng)提高，然而高磷耐候鋼 由于添加磷從而引起成分偏析、低溫韌性降低、焊接性差和屈強(qiáng)比高等缺陷。 在我國(guó)約占90%集裝箱和鐵路車輛均采用耐候鋼制備，但因我國(guó)的特種鋼產(chǎn)能有 限，故而其中尚有約40%的用量需要進(jìn)口。我國(guó)現(xiàn)有耐大氣腐蝕低合金鋼主要是 09CuPCrNi和09CuPTiRe，其強(qiáng)度級(jí)別分別是2婦Pa和345MPa,并不能完全滿 足我國(guó)鐵路運(yùn)輸高速、重載發(fā)展的要求。如何開(kāi)發(fā)出具有高強(qiáng)度、低屈強(qiáng)比、 低厚度、良好焊接性能以及耐候性的鋼材已經(jīng)成為業(yè)界長(zhǎng)期關(guān)注的問(wèn)題。如下 所列專利即披露了本領(lǐng)域技術(shù)人員于該領(lǐng)域所作研究的一些進(jìn)展
專利號(hào)為ZL20081004963.X的發(fā)明專利提出了 一種屈服強(qiáng)度大于45畫Pa級(jí) 超低碳熱軋耐候鋼。其采用了超低碳(0. 01 ~ 0. 05°/。)設(shè)計(jì)，保證了該鋼的焊接 性。但其耐候性能達(dá)不到美國(guó)ASTM G101標(biāo)準(zhǔn)和日本JISF標(biāo)準(zhǔn)所要求的耐候性 能指標(biāo)，且含0. 05 ~ 0. 5%Mo，成本較高。
專利號(hào)為ZL200510111858. 6的發(fā)明專利提出了一種高強(qiáng)度低合金耐大氣腐
4蝕鋼及其生產(chǎn)方法，該鋼種通過(guò)添加銅、鉻、鎳等合金元素而得到優(yōu)良的耐大
氣腐蝕性能及低溫沖擊韌性，且強(qiáng)度較高，屈服強(qiáng)度大于550MPa,但其鈮(含 量0. 05 ~ 0. 065%)和鉬(含量0. 20 ~ 0. 45%)用量4支大，成本高。
專利號(hào)為ZL200610125365. 2的發(fā)明專利提出了一種高強(qiáng)度耐候鋼及其生產(chǎn) 方法，該鋼種屈服抗拉強(qiáng)度很高，低溫沖擊韌性好，但該鋼延伸率較低，另夕卜， 采用鉬含量較高，以及淬火+回火調(diào)質(zhì)工藝，使得生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。
專利號(hào)為ZL200510045624. 6的發(fā)明專利提出了一種經(jīng)濟(jì)型耐候鋼，該鋼種 通過(guò)以銅、錳、硅、鋁等合金化，并筒單調(diào)整普通低碳鋼(Q235 )的部分元素 含量，在不改變Q235鋼生產(chǎn)工藝條件下，生產(chǎn)出具有良好的耐大氣腐蝕性能、 綜合機(jī)械性能的經(jīng)濟(jì)耐候鋼，但該鋼屈服強(qiáng)度較低，僅為345MPa級(jí)。
專利號(hào)為ZL200510019116. 0的發(fā)明專利提出了一種高韌性耐大氣腐蝕鋼。 該鋼以Cu-Cr-Ni系為基礎(chǔ)，具有較好的低溫沖擊韌性。但合金元素Mn含量達(dá) 到了 2. 10~3. 0%,致使碳當(dāng)量過(guò)高，不利于鋼的焊接性能。
專利號(hào)為US6315946的發(fā)明專利提出了 一種超低碳貝氏體耐候鋼，該鋼碳含 量為0. 015~ 0. 035%，盡管做到了極低碳水平，但通過(guò)規(guī)定鉬、銅、鉻、釩含量 以及加入硼來(lái)保證其強(qiáng)度和淬透性，促進(jìn)貝氏體轉(zhuǎn)變，使得合金含量過(guò)高引起 焊接性以及低溫韌性降低，而在生產(chǎn)工藝上經(jīng)過(guò)熱機(jī)械控制軋制工藝后，即直 接加速冷卻，沒(méi)有充分利用鈮等析出強(qiáng)化和組織細(xì)化作用。
專利號(hào)為US 6056833的發(fā)明專利提出了 一種熱機(jī)械控扎高強(qiáng)度低屈強(qiáng)比耐 候鋼，其屈服強(qiáng)度大于490MPa，屈強(qiáng)比小于O. 85,該鋼以銅、鎳、鉻為基礎(chǔ)， 但釩含量過(guò)高(0. 06%_0. 14%)，增加了鋼的成本，降低了鋼的焊接性和低溫韌性。
但綜觀上述專利所披露的技術(shù)，其均存在一定的不足，不能完全滿足我國(guó)集 裝箱以及鐵路車輛的服役要求和生產(chǎn)設(shè)備狀況的實(shí)際需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提出一種具有低成本、高強(qiáng)度、低屈強(qiáng)比、高耐候 以及優(yōu)異的低溫韌性和焊接性能的高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼，從 而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
一種高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼，其特征在于，該鋼種包含的 組分及重量百分比分別為碳0. 05 ~ 0. 10°/。、硅0. 30 ~ 0. 45%、錳1. 00 ~ 1. 50%、 磷《0. 015°/。、辟lX 0. 01%、 4各0. 50 ~ 0. 70%、 4臬0. 20 ~ 0. 30%、銅0, 20 ~ 0. 40%、
5鋁《0. 05%、鈦0. 01 ~ 0. 025%、鈮0. 03 ~ 0. 05%以及余量的鐵和雜質(zhì)。 進(jìn)一步的，該鋼種的焊接冷裂紋敏感系數(shù)
C,=匸+ &730 + (^/" + 0/ + 0)/20 + 7^0/15 + ^760 + 7/10 + 53^:0. 2。 同時(shí)，其耐腐蝕指數(shù)1>6. 0,其計(jì)算公式參照美國(guó)ASTM G101標(biāo)準(zhǔn)，具體 如下
/ = 26.01Cm + 3.8謹(jǐn)+1.2C,' +1.49S,' +17.28P - 7.92C虛 _9.1層-33.39C"2
或參照日本JISF標(biāo)準(zhǔn)，其耐腐蝕指數(shù)J〉1,其計(jì)算公式如下
J = 1 /[(1.0 — 0.16C) x (1.05 — x (1.04 — 0.01671/") x (1.0 _ 0.5P) x (1.0 +1.9S)
(1.0 — 0. lCw) x (1.0 _ 0. 12jV/) x (1.0 _ 0.3Afo) x (1.0 — 1.77V)] °
且該鋼種的屈服強(qiáng)度> 450MPa。 該鋼種是采用如下工藝制備的
采用鐵水預(yù)脫硫、轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉、RH真空循環(huán)脫氣工藝以及鈣處理和 LF精煉工藝處理鐵水，獲得軋鋼所需鋼錠，將鋼錠加熱到12Q0 125(TC,并進(jìn) 行均熱處理，而后對(duì)鋼錠進(jìn)行兩階段控制軋制處理，軋制溫度控制在810 ~ 1150 。C ,其后對(duì)經(jīng)熱軋的鋼材進(jìn)行控制冷卻處理，使鋼材迅速冷卻至55Q ~ 590°C , 最后對(duì)鋼材進(jìn)行巻取，得到成品耐候鋼種。
本發(fā)明的另一目的在于提出一種制備如上所述高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝 氏體耐候鋼的工藝，其流程簡(jiǎn)潔、易于操作、成本低，該方法為
采用轉(zhuǎn)爐煉鋼得到軋鋼所需鋼錠，將鋼錠加熱到1200 ~ 1250°C,并進(jìn)行均 熱處理，而后對(duì)鋼錠進(jìn)行兩階段控制軋制處理，軋制溫度控制在810~ 1150°C, 其后對(duì)經(jīng)熱軋的鋼材進(jìn)行控制冷卻處理，使鋼材迅速冷卻至550 ~59Q°C,最后 對(duì)鋼材進(jìn)行巻取，得到成品耐候鋼種，其屈服強(qiáng)度^ 450MPa。
具體而言，該方法中獲取軋鋼所需鋼4t的過(guò)程為
依次采用鐵水預(yù)脫硫、轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉、RH真空循環(huán)脫氣工藝以及鈣處 理和LF精煉工藝處理鐵水，獲得鋼錠包含的組分及其重量百分比為碳O. 05~ 0. 10%、石圭0. 30 ~ 0. 45%、 4孟1. 00 ~ 1. 50%、石粦《0.015%、辟lX 0. 01%、纟各0.50~ 0. 70°/。、 4臬0. 20 ~ 0. 30°/。、銅0. 20 ~ 0. 40°/。、鋁《0. 035%、 4太0. 01 ~ 0. 025%、鈮 0. 03 ~ 0. 05%以及余量的鐵和雜質(zhì)。
所述均熱處理持續(xù)的時(shí)間為1 ~ 2小時(shí)。
所述對(duì)鋼錠進(jìn)行兩階段控制軋制處理的工藝參數(shù)為
再結(jié)晶區(qū)軋制開(kāi)軋溫度控制在1120 115(TC之間，未再結(jié)晶區(qū)軋制精軋開(kāi)軋溫度控制在940 ~ 980'C之間，精軋結(jié)束溫度控制在810 ~ 830。C之間。
所述對(duì)經(jīng)熱軋的鋼材進(jìn)行控制冷卻處理的過(guò)程中，冷卻速率在15~20°C/s
的冷卻速率。
該方法包括如下具體步驟
采用轉(zhuǎn)爐煉鋼得到軋鋼所需鋼4^;
將鋼錠加熱到1200 ~ 1250°C，并均熱處理1 ~ 2小時(shí)，使鋼錠中合金元素完 全固溶；
對(duì)鋼錠進(jìn)行兩階段控扎，再結(jié)晶區(qū)軋制開(kāi)軋溫度控制在1120~ 115(TC之間， 未再結(jié)晶區(qū)軋制精軋開(kāi)軋溫度控制在940 980。C之間，精軋結(jié)束溫度控制在 810 — 830。C之間；
軋制完成后，對(duì)鋼材進(jìn)行控制冷卻處理，冷卻開(kāi)始溫度控制在8G0 ~ 8 30 。C 之間，而后以15 ~ 2(TC /s的冷卻速率將鋼材冷卻到550 ~ 590°C;
對(duì)冷卻后的鋼材進(jìn)行巻取，巻取溫度控制在550 59(TC之間，最終得到成 品耐候鋼種，其屈服強(qiáng)度> 450MPa,焊接冷裂紋^:感系數(shù)《0. 2.
本發(fā)明通過(guò)對(duì)鋼的成分進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，并對(duì)鋼的冶煉、軋制和控冷工藝進(jìn) 行調(diào)整，從而使生成的耐候鋼具有均勻的針狀鐵素體+貝氏體組織，避免形成珠 光體組織，其屈服強(qiáng)度在450MPa級(jí)以上，同時(shí)本發(fā)明采用的低磷設(shè)計(jì)方案在保 證鋼具有高耐候性的同時(shí)還表現(xiàn)出優(yōu)異的低溫韌性和焊接性。
在本發(fā)明的鋼的組分的設(shè)計(jì)方案中，著重考慮了該耐候鋼中各組分的作用，
即
碳碳是提高鋼強(qiáng)度最經(jīng)濟(jì)有效的合金元素，但碳含量過(guò)高會(huì)顯著惡化鋼 的焊接性能，本發(fā)明采用低碳設(shè)計(jì)，以獲得單一的同類型鐵素體組織，抑制珠 光體組織及其它碳化物的形成，從而避免了不同組織、不同相之間較高的電位 差，獲得優(yōu)異的耐大氣腐蝕性能和焊接性能，本發(fā)明確定碳含量的最佳范圍為 0. 05 ~ 0. 10°/。。
硅具有耐氯化物腐蝕破裂，耐點(diǎn)蝕，耐濃熱硝酸，抗氧化，耐海水腐蝕 等作用。當(dāng)硅含量比較多時(shí)，可以在鋼表面形成富硅保護(hù)膜，從而具有很好的 耐蝕性，當(dāng)硅與銅、鉻配合時(shí)，可以提高鋼的耐海洋大氣腐蝕性能。本發(fā)明確 定硅含量的最佳范圍為0. 30 ~ 0. 45%。
錳錳是重要的強(qiáng)韌化元素，是奧氏體穩(wěn)定化元素，能擴(kuò)大鐵碳相圖中的 奧氏體區(qū)，促進(jìn)鋼的中溫組織轉(zhuǎn)變，得到以針狀組織為主的存i觀組織，這種組 織與傳統(tǒng)的鐵素體+珠光體相比，具有較好的組織均勻性，優(yōu)良的耐候性能，高的強(qiáng)度和優(yōu)異的低溫韌性，含iy。的錳約可提高抗拉強(qiáng)度100MPa。隨著錳含量的 增加，鋼材的強(qiáng)度明顯增加，但是沖擊轉(zhuǎn)變溫度幾乎不發(fā)生變化。太高的錳含 量有損于鋼的韌性，而太低的錳含量則不能有效促進(jìn)中溫組織轉(zhuǎn)變。本發(fā)明確 定錳含量的最佳范圍為1. 00~1. 50%。
磷磷是提高耐大氣腐蝕性能最有效的合金元素之一。一4i磷含量在0. 08 ~ 0. 15%時(shí)耐蝕性最佳。然而為了保證焊接性，不宜采用增加磷的方法來(lái)提高鋼的 耐蝕性，應(yīng)將磷控制在0. G4。/。以下，因磷含量降低而造成的耐候性損失可由添加 鉻、鎳來(lái)彌補(bǔ)。本發(fā)明確定磷含量的最佳范圍為《0. 015°/。。
硫高的硫含量會(huì)大幅度提高鋼的耐候性，并可通過(guò)磷的適量合理偏聚， 彌補(bǔ)極低碳鋼晶間強(qiáng)度降低的不足。本發(fā)明確定硫含量的最佳范圍為《0. 01°/。。
鉻鉻是提高淬透性的有效元素。鉻也能使鋼表面形成致密的氧化膜，提 高鋼的鈍化能力，從而提高鋼的耐大氣腐蝕能力。耐大氣腐蝕鋼中鉻的含量一 般為0. (最高為1. 3%)。當(dāng)鉻與銅同時(shí)加入鋼中時(shí)，耐候效果尤為明顯。
本發(fā)明確定鉻含量的最佳范圍為0. 50 ~ 0. 70%。
鎳鎳能提高鋼的淬透性，具有一定的強(qiáng)化作用，加入1°/。的鎳可提高鋼材 強(qiáng)度約2謹(jǐn)Pa。在提高鋼材強(qiáng)度的同時(shí)，鎳還能顯著地改善鋼材的低溫韌性。使 基材和焊接熱影響區(qū)低溫韌性大幅度提高。鎳還能有效阻止銅的熱脆引起的網(wǎng) 裂以及顯著提高鋼的耐候性能，尤其是耐海水腐蝕性能。其加入量小于O. 10%, 則起不到耐腐蝕作用，但含量過(guò)高易造成鋼板氧化皮難以脫落且增加鋼材的成 本。本發(fā)明確定鎳含量的最佳范圍為0. 20 ~ 0. 30%。
銅在鋼中加入一定量銅的時(shí)候，無(wú)論在鄉(xiāng)村大氣、工業(yè)大氣或海洋大氣 中，都具有較普通碳鋼優(yōu)越的耐腐蝕性能。而且在污染嚴(yán)重的環(huán)境中，效果更 明顯。此外，銅還有利于獲得良好的低溫韌性，增加鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展能力。 當(dāng)銅含量過(guò)高時(shí)，易產(chǎn)生銅脆現(xiàn)象，鋼板焊接影響區(qū)韌性會(huì)降低，而且在鋼坯 加熱過(guò)程中易產(chǎn)生網(wǎng)裂。本發(fā)明確定銅含量的最佳范圍為0.20 - 0. 40%。
鋁鋁是鋼中的主要脫氧元素，并可以用來(lái)阻止晶粒長(zhǎng)大。然而當(dāng)鋁含量 大于0. 035%時(shí)，將導(dǎo)致鋁的氧化物夾雜增加，降低鋼的純凈度，不利于鋼的韌 性和耐候性。本發(fā)明確定鋁含量的最佳范圍為《0. 05%。
鈦鈦是強(qiáng)氮化物形成元素。鈦的氮化物能有效地釘扎奧氏體晶界，有利 于控制奧氏體晶粒的長(zhǎng)大。本發(fā)明確定鈦含量的最佳范圍為0. 01 ~ 0. 025%。
鈮鈮是強(qiáng)碳氮化物形成元素，能提高鋼的奧氏體再結(jié)晶溫度。奧氏體可 以在更高的軋制溫度下進(jìn)行軋制，并通過(guò)延遲奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變，提高針狀組織的體積分?jǐn)?shù)。此外，鈮在控制軋制和控制冷卻過(guò)程中起到析出強(qiáng)化作用， 通過(guò)鈮的碳氮化物的應(yīng)變誘導(dǎo)析出可以釘扎奧氏體晶粒，細(xì)化奧氏體晶粒并提 高強(qiáng)度及低溫韌性。鈮可以單獨(dú)或與鈦一起復(fù)合加入以通過(guò)沉淀強(qiáng)化提高鋼的 機(jī)械性能。但過(guò)高的鈮也易與鐵、碳等元素形成低熔點(diǎn)共晶物，從而增加焊縫
金屬產(chǎn)生熱裂紋的傾向。本發(fā)明確定鈮含量的最佳范圍為0. 03 ~ 0. 05°/。。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼及其生 產(chǎn)方法具有的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明鋼種成分簡(jiǎn)單，為低碳Cu-Cr-Ni成分系列，且 通過(guò)添加微量合金元素以及控制磷硫含量，而不添加淬透性元素硼，得到針狀 鐵素體+貝氏體組織，其較之一般貝氏體鋼組織更均勻，耐候性更好，同時(shí)，本 發(fā)明鋼種種通過(guò)添加微量鈮、鈦、釩產(chǎn)生固溶強(qiáng)化以及沉淀析出來(lái)提高鋼的強(qiáng) 度和韌性；而在本發(fā)明鋼的制備工藝中，采用控軋控冷技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，無(wú)須調(diào) 質(zhì)或回火等熱處理，縮短了生產(chǎn)周期而且降低了生產(chǎn)成本。達(dá)到很好的經(jīng)濟(jì)效 益；另外，本發(fā)明采用低磷方案，克服以往鋼種因加磷提高耐候性而影響焊接 性能的缺點(diǎn)，得到優(yōu)異的焊接性能。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于橋梁、建筑、集裝箱、 鐵路車廂等領(lǐng)域。


圖1是實(shí)施例1中高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼微觀組織的掃描 電鏡照片；
圖2是圖1所示鋼的制備方法中控制冷卻工藝的參數(shù)控制圖； 圖3是圖1所示鋼的耐候性能評(píng)價(jià)圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。 該高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼(本實(shí)施例鋼種)的組分及其重
量百分比如表l所示，其較之專利號(hào)為ZL200810046963. X的發(fā)明專利提出的鋼 (對(duì)比鋼種)，合金成分中不含鉬，成本相對(duì)較低，且強(qiáng)度以及延伸率更高，并
具有優(yōu)異的低溫韌性。另，本實(shí)施例鋼種的焊接冷裂紋敏感系數(shù)為
= 0.08 + 0.4 / 30 + (1.09 + 0.3 + 0.63) / 20 + 0.005 /15 + 0.24/60 + 0.006/10 = 0.199 °
如圖1所示，本實(shí)施例鋼種具有針狀鐵素體+貝氏體組織構(gòu)造，，其較之一 般貝氏體鋼組織更均勻，耐候性更好。該高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼的制備工藝為 采用鐵水預(yù)脫硫、轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉、RH真空循環(huán)脫氣工藝，同時(shí)進(jìn)行鈣
處理和LF精煉工藝處理鐵水，獲得220mm厚的鋼錠，其包含的組分及其重量百
分比同表1所示的本實(shí)施例鋼種的組成；
耳又三塊鋼4t加熱到1200左右，并均熱處理2小時(shí)，使鋼4t中合金元素完全
固溶；
對(duì)三塊鋼錠進(jìn)行兩階段控扎，再結(jié)晶區(qū)軋制開(kāi)軋(粗軋)溫度控制在1100 。C左右，未再結(jié)晶區(qū)軋制精軋開(kāi)軋溫度(精軋開(kāi)始溫度)控制在95(TC左右，各 鋼錠精軋結(jié)束溫度分別控制在818°C、 824°C、 830°C,粗軋總壓下率為82%，精 軋總壓下率為80%;
軋制完成后，對(duì)鋼材進(jìn)行控制冷卻處理，各鋼錠冷卻開(kāi)始溫度分別控制在 810°C、 815°C、 820°C,而后以20°C/s的冷卻速率將鋼材冷卻到562°C 、 570°C、 585°C;
對(duì)冷卻后的鋼材進(jìn)行巻取，巻取溫度控制在550 ~ 59(TC之間，最終得到三 塊厚度在8隱的成品耐候鋼，其屈服強(qiáng)度》450MPa，焊接冷裂玟敏感系數(shù)《2. 0。
按照GB6397-86標(biāo)準(zhǔn)對(duì)上述三塊成品耐候鋼(本實(shí)施例鋼種1號(hào)板、2號(hào)板、 3號(hào)板)及專利號(hào)200810046963. X鋼(對(duì)比鋼種)進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試進(jìn)行，拉 伸試樣標(biāo)距滿足"=5.65^ ,測(cè)試結(jié)果如表2所示。根據(jù)鐵道標(biāo)準(zhǔn)TB/T2375-93 對(duì)本實(shí)施例鋼種進(jìn)行耐腐蝕性測(cè)試，測(cè)得本發(fā)明鋼的腐蝕速率為普碳鋼Q235B 的61% (如圖3所示)，具有非常優(yōu)異的耐大氣腐蝕性能。
另外，根據(jù)美國(guó)ASTM G101標(biāo)準(zhǔn)和日本JISF標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)本實(shí)施例鋼種及對(duì) 比鋼種進(jìn)行耐候性測(cè)試，結(jié)杲表明，本實(shí)施例高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體 耐候鋼的耐候性指數(shù)遠(yuǎn)大于對(duì)比鋼種(其計(jì)算所得美國(guó)ASTM G101標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)i" 小于6. 0，日本JISF標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)/小于1,達(dá)不到耐候鋼標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的耐候性能， 如表3所示)。
表1本實(shí)施例鋼種與對(duì)比鋼種的組分及其重量百分比含量
cSiMnPSCrNi
實(shí)施例1鋼種 3十t匕《岡^t0. 08 0. 0180. 4 0. 151. 09 1. 560. 011 0. 020, 004 0. 0080. 63 0. 250. 24 0. 16CuAlTiVNbMo
實(shí)施例1鋼種0. 30. 0480. 019一0. 04——
只于t匕4岡^t0. 17—-—0. 0190. 070. 001
表2本實(shí)施例鋼種與對(duì)比鋼種的力學(xué)性能測(cè)試對(duì)照
厚度屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度C濯-40°C
屈強(qiáng)比延伸率/"/
/mm/MPa/MPa
實(shí)施例1鋼種1號(hào)板84956400. 7725. 0099. 2
實(shí)施例1鋼種2號(hào)板85707250. 7822. 592. 6
實(shí)施例1鋼種3號(hào)板85456850. 7922. 579. 8
124856380. 762286
表3本實(shí)施例鋼種與對(duì)比鋼種的耐候性能評(píng)價(jià)
J/美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)//曰本標(biāo)準(zhǔn)
實(shí)施例1鋼種6,6769161. 054403
4.7020850. 99905權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼，其特征在于，該鋼種包含的組分及重量百分比分別為碳0.05～0.10％、硅0.30～0.45％、錳1.00～1.50％、磷≤0.015％、硫≤0.01％、鉻0.50～0.70％、鎳0.20～0.30％、銅0.20～0.40％、鋁≤0.05％、鈦0.01～0.025％、鈮0.03～0.05％以及余量的鐵和雜質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼，其特征在于，該鋼種的焊接冷裂玟敏感系數(shù)A", -c + ^vso + cT^ + az + C/O/so + Mo/is + A^o + r/io + s^^o. 2。同時(shí)，其耐腐蝕指數(shù)1>6. 0，其計(jì)算公式參照美國(guó)ASTM G101標(biāo)準(zhǔn)，具體如下/ = 26.010/ + 3.8謹(jǐn)+ 1.2Cr + 1.4箭+ 17.28尸- 7.92C禮-9.1M -33.39Cw2或參照日本JISF標(biāo)準(zhǔn)，其耐腐蝕指數(shù)J〉1,其計(jì)算公式如下J = 1 /[(1.0 — 0.16C) x (1.05 — 0.05S/) x (1.04 — 0.016Af") x (1.0 — 0,5P) x (1.0 +1.9S)(1.0 — 0. x (1.0 — 0.12A^/') x (1.0 — 0.3iWo) x (1.0 _ 1.777)] °
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼，其特征在于，該鋼種的屈服強(qiáng)度》450MPa。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼，其特征在于，該鋼種是采用如下工藝制備的采用鐵水預(yù)脫硫、轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉、RH真空循環(huán)脫氣工藝以及鈣處理和LF精煉工藝處理鐵水，獲得軋鋼所需鋼錠，將鋼錠加熱到120Q 125(TC,并進(jìn)行均熱處理，而后對(duì)鋼錠進(jìn)行兩階段控制軋制處理，軋制溫度控制在810 ~ 1150°C，其后對(duì)經(jīng)熱軋的鋼材進(jìn)行控制冷卻處理，使鋼材迅速冷卻至550 ~ 590°C,最后對(duì)鋼材進(jìn)行巻取，得到成品耐候鋼種。
5. —種高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼的制備方法，其特征在于，該方法為采用轉(zhuǎn)爐煉鋼得到軋鋼所需鋼錠，將鋼錠加熱到1200 ~ 1250°C，并進(jìn)行均熱處理，而后對(duì)鋼錠進(jìn)行兩階^L控制軋制處理，軋制溫度控制在810 1150。C，其后對(duì)經(jīng)熱軋的鋼材進(jìn)行控制冷卻處理，使鋼材迅速冷卻至55Q~ 590°C,最后對(duì)鋼材進(jìn)行巻取，得到成品耐候鋼種，其屈服強(qiáng)度》45畫Pa。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼的制備方法，其特征在于，該方法中獲取軋鋼所需鋼錠的過(guò)程為依次采用鐵水預(yù)脫硫、轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉、RH真空循環(huán)脫氣工藝以及鈣處理和LF精煉工藝處理鐵水，獲得鋼錠包含的組分及其重量百分比為碳O. 05~0.10°/。、硅0. 30~ 0. 45%、錳1.00~1.50%、磷《0.015%、石克《0.01%、 4各0. 50~0. 70°/。、 4臬0. 20 ~ 0. 30°/。、銅0. 20 ~ 0. 40%、鋁《0. 035%、鈦0. 01 ~ 0. 025%、鈮0. 03 ~ 0. 05%以及余量的鐵和雜質(zhì)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼的制備方法，其特征在于，所述均熱處理持續(xù)的時(shí)間為1 ~2小時(shí)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼的制備方法，其特征在于，所述對(duì)鋼錠進(jìn)行兩階段控制軋制處理的工藝參數(shù)為再結(jié)晶區(qū)軋制開(kāi)軋溫度控制在1120~ 115(TC之間，未再結(jié)晶區(qū)軋制精軋開(kāi)軋溫度控制在94 0 ~ 9 8 (TC之間，精軋結(jié)束溫度控制在810 ~ 8 3 (TC之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼的制備方法，其特征在于，所述對(duì)經(jīng)熱軋的鋼材進(jìn)行控制冷卻處理的過(guò)程中，冷卻速率在15 ~ 20°C/s的冷卻速率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼的制備方法，其特征在于，該方法包括如下具體步驟采用轉(zhuǎn)爐煉鋼得到軋鋼所需鋼錠；將鋼錠加熱到1200 ~ 125(TC,并均熱處理1 ~ 2小時(shí)，使鋼錠中合金元素完全固溶；對(duì)鋼錠進(jìn)行兩階段控扎，再結(jié)晶區(qū)軋制開(kāi)軋溫度控制在1120 115(TC之間，未再結(jié)晶區(qū)軋制精軋開(kāi)軋溫度控制在940 98(TC之間，精軋結(jié)束溫度控制在810~ 830。C之間;軋制完成后，對(duì)鋼材進(jìn)行控制冷卻處理，冷卻開(kāi)始溫度控制在80Q 830。C之間，而后以15 ~ 20。C/s的冷卻速率將鋼材冷卻到550 ~ 590°C;對(duì)冷卻后的鋼材進(jìn)行巻取，巻取溫度控制在550 59(TC之間，最終得到成品耐候鋼種，其屈服強(qiáng)度》450MPa，焊接冷裂玟敏感系數(shù)《2. 0。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度低合金熱軋鐵素體貝氏體耐候鋼及其制備方法。該鋼包含的組分及重量百分比分別為碳0.05～0.10％、硅0.30～0.45％、錳1.00～1.50％、磷≤0.015％、硫≤0.01％、鉻0.50～0.70％、鎳0.20～0.30％、銅0.20～0.40％、鋁≤0.05％、鈦0.01～0.025％、鈮0.03～0.05％以及余量的鐵和雜質(zhì)。其屈服強(qiáng)度≥450MPa，焊接冷裂紋敏感系數(shù)≤0.2。本發(fā)明具有低成本、高強(qiáng)度、低屈強(qiáng)比、高耐候以及優(yōu)異低溫韌性和焊接性能，其制備工藝流程簡(jiǎn)潔、易于操作。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于橋梁、建筑、集裝箱、鐵路車廂等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C22C38/50GK101660099SQ20091018049
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者冉 李, 李化龍, 楊瑞青, 許振剛, 郭海榮, 陳愛(ài)華 申請(qǐng)人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司