本發(fā)明涉及一種防腐鋼，具體的說(shuō)是一種戶外柜體用防腐鋼，屬于金屬冶煉及處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
不銹鋼之所以有優(yōu)良的防銹性和抗腐蝕性，在于不銹鋼表面的Cr易與大氣中的氧生成Cr2O3的致密鈍態(tài)氧化膜，將大氣中的水氣及氧阻絕在外，保護(hù)基材不繼續(xù)受氧化影響而腐蝕，即使材料本身受到外力或化學(xué)方式破壞表面，Cr2O3也能迅速再生成。除耐蝕性之外，不銹鋼亦具有耐熱性、耐高溫腐蝕性、高溫強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，另一方面不銹鋼機(jī)械性質(zhì)雖不如碳鋼，但加工硬化現(xiàn)象較碳鋼為高，因此常使用加工硬化來(lái)達(dá)到強(qiáng)度的要求。雖然能達(dá)到高強(qiáng)度，但同時(shí)也存在許多不足之處，如：晶粒粗大、低溫韌性差、晶間腐蝕敏感、耐點(diǎn)蝕性能差、加工性能差等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種戶外柜體用防腐鋼，不僅能夠提供柜體的足夠強(qiáng)度，而且在長(zhǎng)期室外環(huán)境下使用具有耐腐蝕、耐磨損以及熱脹冷縮系數(shù)小的特點(diǎn)。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的：提供一種戶外柜體用防腐鋼，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C：0.041-0.043%，Cr:12.5-13.7%，Si：0.25-0.29%，Mn：1.76-1.77%，Ni：0.35-0.42%，Re：0.25-0.29%， Al：0.024-0.035%，Zr:0.31-0.33%，Se:0.21-0.23%，W：0.15-0.19%，Ti：0.13-0.15%，Ca：0.35-0.47%，Pd：0.12-0.38%，Co：0.41-0.45%，B：0.031-0.033%，Mo ：0.13-0.21%，S≤0.03%，P≤0.02%，稀土金屬：0.37-0.42%，余量為Fe；
所述稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：Pm：11-18%，Pr：8-12%，Lu：5-7%，Dy：7-10%，Gd：8-12%，Sm：5-7%，Ho：9-12%，余量為L(zhǎng)a。
該防腐鋼中第一相為奧氏體，第二相為馬氏體，在表面至1/4厚度處第二相體積百分?jǐn)?shù)為4.4-4.8%，1/4厚度至中心第二相體積百分?jǐn)?shù)為5.9-6.4%；該不銹鋼在表面至1/4厚度處奧氏體平均晶粒直徑為4.6-4.9μm，馬氏體平均晶粒直徑為4.1-4.5μm，1/4厚度至中心處奧氏體平均晶粒直徑為5.1-5.3μm，馬氏體平均晶粒直徑為6.1-6.5μm。
化學(xué)成分是影響連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量與鋼板性能的關(guān)鍵因素之一，本發(fā)明為了使所述鋼獲得優(yōu)異的綜合性能，對(duì)所述鋼的化學(xué)成分進(jìn)行了限制，原因在于：
⑴碳是鋼中最重要的元素，同時(shí)也是最便宜的元素之一。碳是強(qiáng)間隙固溶元素，在鋼中加入碳可對(duì)鋼有著顯著的間隙固溶強(qiáng)化作用，從而提高低合金高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度，并且對(duì)鋼的強(qiáng)度貢獻(xiàn)最大。碳與鋼中的微合金元素(Nb、Ti、V等)結(jié)合形成碳化物，尤其是在奧氏體中形成細(xì)小、彌散分布的碳化物夾雜，起到晶粒細(xì)化和沉淀強(qiáng)化的作用，提高鋼的硬度和強(qiáng)度。鋼中含碳量增加時(shí)，屈服和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊韌性會(huì)降低，其焊接性能也會(huì)受損。為了適應(yīng)大線能量焊接，改善鋼材的韌性，適當(dāng)減少低合金高強(qiáng)度鋼的含碳量，可以提高鋼板的低溫沖擊韌性和焊接性能。用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過(guò)0.20%。碳含量降低到0.10%以下，甚至更低，可以有效改善大線能量焊接熱影響區(qū)的韌性，降低鋼的焊接裂紋敏感性。低合金高強(qiáng)度鋼中采用低碳化設(shè)計(jì)，必然會(huì)造成強(qiáng)度損失。為了確保大線能量焊接用鋼在低碳的前提下仍具有高強(qiáng)度，需要采用合理的微合金化處理，通過(guò)添加微合金化元素來(lái)提高強(qiáng)度。所以本發(fā)明碳含量限定在0.041～0.043%。
⑵錳是弱的碳化物形成元素，除少數(shù)溶于滲碳體外，幾乎都溶于鐵素體和奧氏體中，提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度，通常增加錳含量來(lái)彌補(bǔ)因降低碳含量造成的部分強(qiáng)度損失。錳可以明顯降低轉(zhuǎn)變溫度,強(qiáng)烈降低晶界鐵素體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度，促進(jìn)針狀鐵素體的形成。錳還是良好的脫氧劑和脫硫劑，常同硅、鈦一起加入進(jìn)行復(fù)合脫氧，形成具有較高硫容量的復(fù)合夾雜，有效誘導(dǎo)晶內(nèi)針狀鐵素體形核。錳與硫形成熔點(diǎn)較高的MnS，可防止形成FeS而產(chǎn)生熱脆現(xiàn)象。另外錳會(huì)增加鋼晶粒粗化的傾向、回火脆性敏感性和過(guò)熱敏感性。
⑶硅能溶于鐵素體和奧氏體中從而提高鋼的硬度和強(qiáng)度，彌補(bǔ)降低碳含量造成的部分強(qiáng)度損失。硅在鋼水中有很好的脫氧作用,是良好的脫氧劑。用鋁脫氧時(shí)酌加一定量的硅，能顯著提高鋁的脫氧能力。然而硅含量過(guò)高能促進(jìn)仿晶界鐵素體形核，抑制針狀鐵素體形成，增加M-A組元含量，降低鋼的塑性和韌性,使得鋼的焊接性能降低。因此大線能量焊接用鋼的成分應(yīng)低硅化，促使微細(xì)的貝氏體和鐵素體組織形成。
⑷在鋼中添加適量的鋁，熱影響區(qū)中M-A島數(shù)量減少，其平均長(zhǎng)度降低，并且M-A中殘余奧氏體數(shù)量增加，從而提高熱影響區(qū)的韌性。當(dāng)鋁含量較高時(shí)，鋁的氧化物夾雜聚集團(tuán)簇，形成粗大的粒子，容易形成裂紋源。同時(shí)，鋁濃度增加能使鋼中形成不利的組織結(jié)構(gòu)，如促使鋼中形成側(cè)板條鐵素體組織,降低鋼的韌性；為了提高鋼板熱影響區(qū)的韌性，本發(fā)明控制Al含量為0.024～0.035%。
⑸鈮是典型的析出強(qiáng)化元素，和碳、氮有著強(qiáng)烈的親和力。常溫時(shí)，鋼中的鈮大部分都是以碳化物、氮化物、碳氮化物形式存在。適量的鈮元素可以形成細(xì)小彌散的第二相粒子，在軋制過(guò)程中有非常好的細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化效果。這些細(xì)小的第二相粒子還能在焊接過(guò)程中釘扎奧氏體晶粒，抑制晶粒粗化。部分鈮能固溶于奧氏體基體中，偏析在奧氏體晶界，通過(guò)溶質(zhì)拖曳效應(yīng)抑制奧氏體晶界移動(dòng)來(lái)限制晶粒的長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。同時(shí)，鈮對(duì)熱影響區(qū)的組織和M-A組元的形態(tài)特征有顯著作用。但是鈮會(huì)導(dǎo)致第二相粒子粗大而失去抑制晶粒粗化的作用，還會(huì)抑制鐵素體轉(zhuǎn)變，促進(jìn)粒狀貝氏體的形成,導(dǎo)致韌性嚴(yán)重惡化。所以本發(fā)明不加鈮。
⑹釩和碳、氮等元素有極強(qiáng)的親和力，在鋼中主要以碳化物和氮化物的形式存在，可以通過(guò)析出強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度。在奧氏體中析出的VN能夠抑制奧氏體晶粒長(zhǎng)大。在鐵素體區(qū)析出的VN，可以增加晶內(nèi)鐵素體的形核核心，兩方面共同促進(jìn)晶粒細(xì)化，顯著地改善低碳低合金鋼的焊接性能。但在大線能量焊接時(shí)，釩的碳氮化物并不能充分析出。所以本發(fā)明不加釩。
⑺鈦和氧、氮、碳都有極強(qiáng)的親和力，是一種良好的脫氧劑和固定氮和碳的有效元素。鈦的氧化物被認(rèn)為是鋼中最有效的形核夾雜，能有效地促進(jìn)針狀鐵素體形核。
⑻鎳是提高鋼低溫韌性非常重要的元素，在鋼中為純固溶元素，可強(qiáng)化鐵素體基體，并且具有明顯降低韌脆轉(zhuǎn)化溫度的作用；在液態(tài)或者固態(tài)時(shí),能與鐵任意比例互溶，能抑制粗大的先共析鐵素體形成，細(xì)化鐵素體晶粒,改善鋼的低溫韌性。另外本發(fā)明添加適量的鎳，還可以擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，能影響碳與合金元素的擴(kuò)散速度，阻止珠光體形成,提高淬透性，減緩焊接時(shí)的淬硬開(kāi)裂趨向。
⑼硼能在高溫時(shí)與自由狀態(tài)的氮結(jié)合，減少鋼中的自由氮，并且在冷卻過(guò)程中作為晶粒內(nèi)部晶核促進(jìn)鐵素體形成,改善韌性。在焊接熱循環(huán)過(guò)程中,硼能吸附在晶界上并且降低晶界的能量，從而減小晶粒長(zhǎng)大的動(dòng)力，也可以限制或者推遲晶粒的長(zhǎng)大。同時(shí)，硼能擴(kuò)散到鈦的氧化物中，形成貧乏區(qū)，還能降低奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的溫度和推遲晶界鐵素體的形成，促進(jìn)晶內(nèi)針狀鐵素體的形成。但添加過(guò)量硼時(shí)在夾雜物周圍偏聚，降低夾雜物的形核能力。本發(fā)明控制B含量為0.031～0.033%。
⑽硫是鋼中的有害元素，它以熔點(diǎn)較低的FeS的形式存在,容易導(dǎo)致鋼產(chǎn)生熱脆現(xiàn)象，從而產(chǎn)生裂紋，鋼中的S易和Mn結(jié)合，形成MnS夾雜的層狀偏析，使板厚方向的強(qiáng)度和塑性大幅度降低，產(chǎn)生層狀撕裂,危害鋼的性能。同時(shí)，在特定條件下鋼中的MnS,與 VN、TiN一起釘扎奧氏體晶粒長(zhǎng)大和誘發(fā)晶內(nèi)鐵素體形核，有效地細(xì)化了晶粒和提高韌性。
⑾磷是雜質(zhì)元素，其最大的害處是偏析嚴(yán)重，顯著降低鋼的塑性和韌性，對(duì)焊接性也有不良影響。在鋼中與銅一起作用時(shí),能提高鋼的耐大氣腐蝕性能。
通過(guò)上述分析可知，不同的元素在大線能量焊接用鋼中有著不同的作用。根據(jù)元素的特征，設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)型、高強(qiáng)度、高韌性和優(yōu)良焊接性的大線能量焊接用鋼。本發(fā)明的大線能量焊接用鋼成分設(shè)計(jì)的基本思路是不加鈮以保證焊接性，增加錳和微合金化元素含量提高強(qiáng)度，控制磷、硫等雜質(zhì)元素含量，有效地細(xì)化了晶粒和提高韌性，提高鋼的耐大氣腐蝕性能；采用氧化物冶金方法，形成細(xì)小彌散的微細(xì)夾雜，在焊接過(guò)程中抑制奧氏體長(zhǎng)大和控制組織轉(zhuǎn)變，使得大線能量焊接用鋼粗晶區(qū)韌性保持在一個(gè)較好的水平。本發(fā)明采用Ni、Al微合金化元素提高鋼的強(qiáng)度和韌性，不用加Nb和V，降低了成本。
本發(fā)明成分合理，鋼板綜合力學(xué)性能良好，具體表現(xiàn)為：屈服強(qiáng)度≥400MPa，抗拉強(qiáng)度≥510MPa，適合焊接線能量在150-250kJ/cm范圍內(nèi)的高強(qiáng)船板鋼，在150kJ/cm和250kJ/cm的大線能量焊接條件下，鋼板的HAZ在-40℃下的平均沖擊功在150J以上，生產(chǎn)成本較低。
本發(fā)明解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是，如何解決提高船板鋼用于寒冷環(huán)境時(shí)的防抗覆冰性能。
本發(fā)明解決這個(gè)技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：鋼板表面噴涂有防抗覆冰附著乳液，所述防抗覆冰附著乳液的質(zhì)量百分比組分為：4-甲基環(huán)己基異氰酸酯：6.7-6.9%，氨基甲酸乙酯：10.5-10.7%，α-亞麻酸：4.3-4.5%，乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯：2.3-2.5%，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：5.5-5.7%，過(guò)氧化苯甲酰：2.2-2.4%，丙烯酸丁酯：1.3-1.5%，2-羥基-1,2-二苯基乙酮：5.7-5.9%，銻摻雜氧化錫納米晶：3.8-4%，納米二氧化鈦：3.3-3.5%，納米碳化硅：1.5-1.7%，乙烯-醋酸乙烯：4.5-4.7%，聚氧乙烯脂肪醇醚：4.7-4.9%，聚二甲基硅氧烷：2.4-2.6%，聚醚改性硅油：2.1-2.3%，助溶劑：6.4-6.6%，附著力促進(jìn)劑：8.3-8.5%，有機(jī)氟防水劑：余量。以上各成分均為市售產(chǎn)品。
本發(fā)明的防抗覆冰附著乳液通過(guò)其科學(xué)的配方，在鋼板表面上噴灑附著乳液后，附著乳液在室外紫外光線的作用下，其中聚合物會(huì)發(fā)生二次共聚和交聯(lián)反應(yīng)，生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的保護(hù)膜，大幅度提高了附著乳液與鋼板表面的粘結(jié)強(qiáng)度、強(qiáng)剝離強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度，從而解決了防抗覆冰附著乳液與鋼板表面不易結(jié)合的技術(shù)問(wèn)題，使鋼板表面具有優(yōu)良的拒水性、防水防凍和防抗覆冰性能，使其用于雨天寒冷環(huán)境時(shí)仍保持優(yōu)良性能；根據(jù)試驗(yàn)，將本發(fā)明的外管置于暴雨中，拒水性能是普通船板鋼的3-5倍；將本發(fā)明的外管外置于零下3-15℃的環(huán)境中，雨水后鋼板表面不易結(jié)冰。另外，本發(fā)明附著乳液中，銻摻雜氧化錫納米晶、納米二氧化鈦、納米碳化硅能等成分的加入使鋼板表面具有很好的抗靜電性和吸收隔熱性，且具有防霉殺菌和防污性，還能提高其耐磨損性，獲得了意想不到的技術(shù)效果。
本發(fā)明的有益效果是：⑴通過(guò)合理的采用低碳無(wú)鈮成分設(shè)計(jì)，通過(guò)基于氧化物冶金技術(shù)的冶煉工藝，在鋼中形成細(xì)小化、彌散化、復(fù)合化的氧化物粒子，利用這些高溫?zé)岱€(wěn)定的細(xì)小彌散夾雜物粒子釘扎高熱輸入條件下焊接熱影響區(qū)的奧氏體晶界，細(xì)化奧氏體晶粒。同時(shí)利用這些氧化物作為晶內(nèi)針狀鐵素體IAF的形核點(diǎn)，使焊接熱影響區(qū)內(nèi)形成強(qiáng)韌性較好的IAF組織，進(jìn)而顯著提高大熱輸入焊接熱影響區(qū)的韌性。⑵本發(fā)明通過(guò)在鋼板表面上噴涂防抗覆冰附著乳液使船板鋼用于寒冷環(huán)境時(shí)的具有優(yōu)異的防抗覆冰性能。（3）合金元素中Co、Mo、Cr、Ti可提高馬氏體回火抗力，抑制位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)回復(fù)；Ni能提高鐵素體基體的韌性并能使晶粒細(xì)化，可改善鋼的塑性和韌性，降低解理傾Co提高M(jìn)o2C形核驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)細(xì)小、彌散的含Mo化合物析出；Ni和Co共同作用促進(jìn)Fe3C和Mo2C形成，進(jìn)一步增強(qiáng)二次硬化效應(yīng)；Mo抑制高溫回火脆性。Ni-Co-Mo-Me的合理配合，使鋼獲得良好的強(qiáng)韌性。耐腐蝕鋼在低pH 和高Cl-含量的酸性溶液腐蝕環(huán)境下，具有優(yōu)良的耐點(diǎn)蝕、均勻腐蝕性能，母材均勻腐蝕速率在0.3mm/a左右，焊縫熔合線和母材過(guò)渡位置腐蝕臺(tái)階深度在10μm以下。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供的一種戶外柜體用防腐鋼，其特征在于：其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C：0.041%，Cr:12.5%，Si：0.25%，Mn：1.76%，Ni：0.35%，Re：0.25%， Al：0.024%，Zr:0.31%，Se:0.21%，W：0.15%，Ti：0.13%，Ca：0.35%，Pd：0.12%，Co：0.41%，B：0.031，Mo ：0.13%，S≤0.03%，P≤0.02%，稀土金屬：0.37%，余量為Fe；
所述稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：Pm：11%，Pr：8%，Lu：5%，Dy：7%，Gd：8%，Sm：5%，Ho：9%，余量為L(zhǎng)a。
本實(shí)施例的鋼板表面噴涂有防抗覆冰附著乳液，所述防抗覆冰附著乳液的質(zhì)量百分比組分為：4-甲基環(huán)己基異氰酸酯：6.7%，氨基甲酸乙酯：10.5%，α-亞麻酸：4.3%，乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯：2.3%，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：5.5%，過(guò)氧化苯甲酰：2.2%，丙烯酸丁酯：1.3%，2-羥基-1,2-二苯基乙酮：5.7%，銻摻雜氧化錫納米晶：3.8%，納米二氧化鈦：3.3%，納米碳化硅：1.5%，乙烯-醋酸乙烯：4.5%，聚氧乙烯脂肪醇醚：4.7%，聚二甲基硅氧烷：2.4%，聚醚改性硅油：2.1%，助溶劑：6.4%，附著力促進(jìn)劑：8.3%，有機(jī)氟防水劑：余量。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供的一種戶外柜體用防腐鋼，其特征在于：其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C：0.042%，Cr:12.6%，Si：0.27%，Mn：1.76%，Ni：0.38%，Re：0.27%， Al：0.028%，Zr:0.32%，Se:0.22%，W：0.17%，Ti：0.14%，Ca：0.37%，Pd：0.28%，Co：0.43，B：0.032%，Mo ：0.17%，S≤0.03%，P≤0.02%，稀土金屬：0.41%，余量為Fe；
所述稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：Pm：15%，Pr：10，Lu：6%，Dy：9%，Gd：10%，Sm：6%，Ho：11%，余量為L(zhǎng)a。
本實(shí)施例的鋼板表面噴涂有防抗覆冰附著乳液，所述防抗覆冰附著乳液的質(zhì)量百分比組分為：4-甲基環(huán)己基異氰酸酯：6.9%，氨基甲酸乙酯：10.7%，α-亞麻酸：4.5%，乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯：2.5%，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：5.7%，過(guò)氧化苯甲酰：2.4%，丙烯酸丁酯：1.5%，2-羥基-1,2-二苯基乙酮：5.9%，銻摻雜氧化錫納米晶：4%，納米二氧化鈦：3.5%，納米碳化硅：1.7%，乙烯-醋酸乙烯：4.7%，聚氧乙烯脂肪醇醚：4.9%，聚二甲基硅氧烷：2.6%，聚醚改性硅油：2.3%，助溶劑：6.6%，附著力促進(jìn)劑：8.5%，有機(jī)氟防水劑：余量。
以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。