CN100451154C - 一种AlSi型经济耐候钢 - Google Patents

一种AlSi型经济耐候钢 Download PDF

Info

Publication number
CN100451154C
CN100451154C CNB2006100459910A CN200610045991A CN100451154C CN 100451154 C CN100451154 C CN 100451154C CN B2006100459910 A CNB2006100459910 A CN B2006100459910A CN 200610045991 A CN200610045991 A CN 200610045991A CN 100451154 C CN100451154 C CN 100451154C
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
corrosion
alsi
weather resistant
resistant steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2006100459910A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101033520A (zh
Inventor
董俊华
韩恩厚
柯伟
陈新华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Metal Research of CAS
Original Assignee
Institute of Metal Research of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Metal Research of CAS filed Critical Institute of Metal Research of CAS
Priority to CNB2006100459910A priority Critical patent/CN100451154C/zh
Publication of CN101033520A publication Critical patent/CN101033520A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100451154C publication Critical patent/CN100451154C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明涉及低合金钢领域，特别是经济性耐大气腐蚀的低合金碳素钢，主要用于铁道、高速公路护栏、矿山设施、农业机械、广告灯箱、塔架等长期暴露在大气中使用的钢结构。其主要合金成份包括Al、Si、RE，各成份的重量百分比含量为：C：0.12～0.21；Si：0.3～8.0；Mn：0.3～0.6；RE：0.02～0.2；S≤0.04；P≤0.034；0.01＜Al＜8；其余为Fe和微量杂质。本发明通过Al、Si合金化为主，并配以RE为辅的全新成分设计方向，制备出一种经济易行且具有良好耐大气腐蚀性能的AlSi型经济耐大气腐蚀钢。

Description

一种AlSi型经济耐候钢
所属技术领域
本发明涉及低合金钢领域，特别是经济性耐大气腐蚀的低合金碳素钢，主要用于铁道、高速公路护栏、矿山设施、农业机械、广告灯箱、塔架等长期暴露在大气中使用的钢结构。
背景技术
目前现已技术公开的文献技术中前苏联(SU1822446A3)、日本专利(特开平9-277083、特开平1-92341)、欧洲专利(EP 0841409A1)等对耐大气腐蚀钢进行了介绍，但普遍采用向钢中添加Cu、P、Cr、Ni、W等合金元素，有的还添加As、Mo、Nb、Ce、Co、Ti、V等元素。上述专利虽然提高了钢的性能，但成本太高，市场化存在较大的难度。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷和不足，提供一种经济性耐大气腐蚀的低合金结构钢，主要通过Al、Si及微量的RE等合金元素，在不改变普通低碳钢(Q235钢)的其它元素含量和生产工艺条件下，就能生产出具有良好的耐大气腐蚀性能的经济耐候钢。
本发明的技术方案如下：
一种AlSi型经济耐候钢，主要合金成份包括Al、Si、RE等，各成份的重量百分比含量为：C：0.12～0.21、Si：0.3～8.0、Mn：0.3～0.6、RE：0.02～0.2、S≤0.04、P≤0.034、0.01＜Al＜8，其余为Fe和微量杂质，见表1。
本发明AlSi型经济耐候钢的较佳组成为：
C：0.15～0.21；Si：0.3～2；Mn：0.3～0.6；RE：0.02～0.15；S≤0.04；P≤0.034；Al：0.05～4；其余为Fe和微量杂质。
其中，稀土元素RE的组成是富铈的混合稀土，其中铈的含量约为18％。
上述AlSi耐候钢的制备过程如下：以Q235为基础材料，根据成分设定值，推算出合金化所需的Al、硅铁等量，添加装料后进行真空磁控熔铸电弧，反复10次以上，以便合金化充分、均匀。最后对炼好的钢样取样进行成分分析。
本发明所述的AlSi型经济耐大气腐蚀钢的合金机理如下：
Al是在低合金耐大气腐蚀钢中的有效耐蚀合金元素之一。研究表明：一方面，冶炼时Al不仅可作为脱氧剂，易与钢中的氮形成AlN，这样不仅可以减少钢中的氧化夹杂，而且其氮化物还可以起到弥散强化、细化晶粒的作用，提高钢的强韧性；另一方面，Al也能缩小γ相区，形成γ相圈和细化晶粒，同时加Al还可以在钢腐蚀产物内锈层形成FeAl2O4型产物，有助于提高钢的抗腐蚀性。
Si可以起到与P相似的作用，都能缩小γ相区，形成γ相圈；在α铁及γ铁中的溶解度均大于P的溶解度，其对铁素体的固溶强化作用仅次子P，还能提高钢的电阻率，增强在自然条件下的耐蚀性。
RE在钢中可以脱硫和消除其他有害杂质的作用，半数以上进入碳化物中，小部分进入夹杂物中来改善夹杂物的形态和分布，提高钢的质量，其余存在于固溶体中。这种分布可以提高钢的抗氧化能力，阻止钢的腐蚀进行及腐蚀分布和形态，并可以同时提高钢的强韧性。
通过冶炼、腐蚀评价和分析后，最后优化出耐大气腐蚀性能优良的化学成份范围。
本发明的特点是通过Al、Si合金化为主，并配以RE为辅的全新成分设计方向，制备出一种经济易行且具有良好耐大气腐蚀性能的AlSi型经济耐大气腐蚀钢。
附图说明
图1为实施例1在0.3％NaCl溶液实验室加速试验的腐蚀增重曲线。
图2(A)-(B)为实施例1的实验室0.3％NaCl液加速试验的极化曲线；其中，图2(A)实验初期；图2(B)20周期后。
图3(A)-(B)为实施例1在0.3％NaCl液中加速试验的EIS；其中，图3(A)实验初期；图3(B)20周期后。
图4(a)-(b)为EIS的等效电路示意图；其中，图4(a)腐蚀初期；图4(b)腐蚀20周期后。
具体实施方式
表1、本发明的化学成份：(wt％)
  C   Si   Mn   S  P   Al   RE   Fe
  0.12～0.21   0.3～8.0   0.3～0.6   ≤0.04  ≤0.034   0.01～8   0.02～0.2   余量
较好的化学成份：(wt％)
C：0.15～0.21；Si：0.3～2；Mn：0.3～0.6；RE：0.02～0.15；S≤0.04；P≤0.034；Al：0.05～4；其余为Fe和微量杂质。
表2、实施例1的化学成份：(wt％)
  C   Si   Mn   S   P   A1   RE   Fe
 实施例1   0.18   0.7   0.54   0.017   0.015   0.5   0.05   余量
表2所示为本发明的一个实施例的化学成份，即C：0.18、Si：0.7、Mn：0.54、Al：0.5、S：0.017、P：0.015、RE：0.05，其余为Fe和微量杂质。0.3(wt)％NaCl溶液实验室加速腐蚀试验的增重结果、极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)结果分别见附图1、附图2和附图3。附图4为EIS的等效电路示意图。
从图1可以看出，经过40周期(20天)加速试验后，实施例样品抗[Cl-]腐蚀能力比对比样品(Q235钢)提高了近一倍，如以Q235的腐蚀减重量为100％，而实施例(AlSi钢样)的腐蚀量为58％；并且随着时间的增加，其抗氯离子腐蚀的性能越来越明显。
对极化曲线(见图2)进行分析计算的结果见表3。可以看到，在腐蚀初期，实施例AlSi钢的极化电阻与Q235的相当，但是AlSi复合添加提高了基体的自腐蚀电位和增加阳极溶解电流，可以在初期加速基体的均匀腐蚀，从而促使在基体表面快速形成完整的锈膜，阻止基体的进一步腐蚀和局部腐蚀的发生；20周期后，实施例的极化电阻Rp比初期值增加了50％，而Q235钢的Rp却比其初期值减少了73.2％。腐蚀电流Icorr有相似的结果。
表3、极化曲线计算结果
Figure C20061004599100051
图3(A)-(B)为实施例1在0.3％NaCl液中加速试验的EIS。从图3(A)可以看出，在腐蚀初期，由于实施例1钢的腐蚀阻抗小于对比的Q235钢，这样会促使含实施例1钢表面更多活化点的出现，加速表面锈层的快速形成；如图3(B)所示，经过20个干湿循环腐蚀周期后，由于实施例1钢表面形成一层致密连续的保护性性锈层，锈层电阻变大，有效阻隔了腐蚀性介质的渗透和输入，大大增加了极化阻抗。图3中Zreal、Zimag分别代表电化学阻抗谱中Nyquist图的阻抗实部和阻抗虚部；电化学阻抗谱EIS的模拟结果列于表4(a)-(b)。从表4可以看出，实施例腐蚀初期的极化电阻与对比钢相当，这也与极化曲线结果相吻合，说明合金化对阳极过程产生影响，主要加速了初期腐蚀的进行，具有快速成膜的催化作用；同时，腐蚀初期的溶液电阻大于对比钢，可以看出合金化以后，钢在腐蚀溶液中空气氧化膜的溶解、电离和水合化程度小；而在腐蚀稳定以后(20周期)，实施例钢样的腐蚀表面形成连续致密的腐蚀产物层，这就使传质阻力(包括锈层电阻Rrust和电荷转移电阻Rt)急剧增大，使腐蚀介质到达腐蚀界面的过程受到部分甚至绝大部分的阻止，从而达到降低腐蚀速率、提高抗腐蚀能力的目的；而Q235钢却由于锈层的疏松多孔，使得锈层电阻Rrust很小(几乎为零)，说明表面锈层的物理阻挡作用几乎没有，电荷转移电阻Rt也相对较小，使得腐蚀容易继续进行，这就是Q235钢抗大气腐蚀性差的原因所在。同时也说明AlSi钢具有与传统CuPCrNi钢一样能同时提高锈层物理阻挡和提高反应界面抗蚀的优异性能。
表4(a)、腐蚀初期的EIS模拟结果
Figure C20061004599100061
表4中，常相位角元件CPE反映电解池(铁锈|电解质溶液|铁锈)界面的双电层电容，Y0的数值反映铁锈与电解质溶液界面的电双层电容，指数n反映铁锈电极表面的不均匀性和粗糙程度，即偏离平板电容的程度。
表4(b)腐蚀20周期后的EIS模拟结果
Figure C20061004599100062
表中W(Yo)为Warburg阻抗常数。
表5化学成份：(wt％)
  C   Si   Mn   S   P   Al   RE   Fe
  实施例2   0.18   0.4   0.54   0.017   0.015   4   0.12   余量
  实施例3   0.21   0.7   0.54   0.017   0.015   1.96   0.1   余量
  实施例4   0.18   1.3   0.54   0.017   0.015   0.96   0.1   余量
  实施例5   0.18   0.7   0.48   0.017   0.013   0.3   0.15   余量
表5为本发明实施例2-5的化学成分，试验表明，采用本发明设计的化学成分范围的AlSi型经济耐大气腐蚀钢，经济易行且具有良好耐大气腐蚀性能。

Claims (2)

1、一种AlSi型经济耐候钢，其特征在于主要合金成份包括Al、Si、RE，各成份的重量百分比含量为：
C：0.12～0.21；Si：0.3～8.0；Mn：0.3～0.6；RE：0.05～0.15；S≤0.04；P≤0.034；Al：0.3～4；其余为Fe和微量杂质。
2、按照权利要求1所述的AlSi型经济耐候钢，其特征在于各成份重量百分比含量为：
C：0.15～0.21；Si：0.3～2；Mn：0.3～0.6；RE：0.05～0.15；S≤0.04；P≤0.034；Al：0.3～4；其余为Fe和微量杂质。
CNB2006100459910A 2006-03-08 2006-03-08 一种AlSi型经济耐候钢 Expired - Fee Related CN100451154C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100459910A CN100451154C (zh) 2006-03-08 2006-03-08 一种AlSi型经济耐候钢

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006100459910A CN100451154C (zh) 2006-03-08 2006-03-08 一种AlSi型经济耐候钢

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101033520A CN101033520A (zh) 2007-09-12
CN100451154C true CN100451154C (zh) 2009-01-14

Family

ID=38730260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006100459910A Expired - Fee Related CN100451154C (zh) 2006-03-08 2006-03-08 一种AlSi型经济耐候钢

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100451154C (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103074548B (zh) 2013-01-24 2016-02-24 宝山钢铁股份有限公司 一种高耐蚀型高强度含Al耐候钢板及其制造方法
CN105063488B (zh) * 2015-07-30 2017-11-07 中国电力科学研究院 一种用于接地网的耐酸性土壤腐蚀钢及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60145356A (ja) * 1984-01-10 1985-07-31 Nippon Steel Corp 耐海水ワイヤロ−プ用鋼線材
JPH04293758A (ja) * 1991-03-22 1992-10-19 Nippon Steel Corp めっき密着性及び伸びフランジ性の優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
CN1303446A (zh) * 1998-05-29 2001-07-11 东洋钢钣股份有限公司 运用薄壁式拉深罐用的树脂包覆钢板及其使用的钢板
JP2005002385A (ja) * 2003-06-10 2005-01-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 成形性と靱性に優れた鋼管とその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60145356A (ja) * 1984-01-10 1985-07-31 Nippon Steel Corp 耐海水ワイヤロ−プ用鋼線材
JPH04293758A (ja) * 1991-03-22 1992-10-19 Nippon Steel Corp めっき密着性及び伸びフランジ性の優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
CN1303446A (zh) * 1998-05-29 2001-07-11 东洋钢钣股份有限公司 运用薄壁式拉深罐用的树脂包覆钢板及其使用的钢板
JP2005002385A (ja) * 2003-06-10 2005-01-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 成形性と靱性に優れた鋼管とその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101033520A (zh) 2007-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2188746F (en) Spring steel with excellent resistance to hydrogen embrittlement and fatigue
CN109082594B (zh) 一种耐酸性土壤腐蚀埋地结构用钢及其制造方法
KR20130099148A (ko) 내식성 및 전기 전도성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강과 그의 제조 방법, 고체 고분자형 연료 전지 세퍼레이터 및 고체 고분자형 연료 전지
JP3753088B2 (ja) カーゴオイルタンク用鋼材
CN106011689A (zh) 含臭氧水用双相不锈钢
CN103286127B (zh) 原油油船货油舱上甲板用耐腐蚀钢板的制造方法及钢板
CN101035922A (zh) 高抵抗性奥氏体不锈钢
CN109082595A (zh) 一种耐碱性土壤腐蚀埋地结构用钢及其制造方法
CN102884214A (zh) 具有改善的含盐环境耐候性能的钢产品
CN111057945A (zh) 一种500MPa级强韧耐候桥梁钢及其制备方法
CN100342051C (zh) 一种经济型耐候钢
CN100451154C (zh) 一种AlSi型经济耐候钢
CN109023070A (zh) 一种耐盐渍土壤腐蚀埋地结构用钢及其制造方法
CN109023071A (zh) 一种耐中性土壤腐蚀埋地结构用钢及其制造方法
CN116179959A (zh) 抗拉强度1600MPa级高强高塑耐蚀FeCrNiAlTi系中熵合金及制备方法
CN116145044A (zh) 抗拉强度1900MPa级高强耐蚀铁基中熵合金及制备方法
JP2005298939A (ja) 耐食性および電気伝導性に優れるステンレス鋼板
CN108546884A (zh) 一种抗酸管线钢及制管方法
CN113106335A (zh) 一种800MPa级高强耐候大梁钢带及其制备方法
CN110846565A (zh) 组织及性能稳定的低成本大壁厚抗酸管线钢及其生产方法
CN109609869A (zh) 一种含铜钨钴高耐蚀奥氏体不锈钢及其加工与热处理方法
CN109355465A (zh) 一种含铜钛钴高耐蚀奥氏体不锈钢及其加工与热处理方法
CN109504912A (zh) 一种含铜钛钴高耐蚀不锈钢及其加工与热处理方法
CN1126767A (zh) 耐海水腐蚀高强度铁素体时效不锈钢
WO2024000669A1 (zh) 一种系列高等级耐候桥梁用e级钢一坯料多钢级生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090114

Termination date: 20140308