CN107460412A - 一种高强韧耐蚀钢及其轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高强韧耐蚀钢及其轧制方法，涉及钢铁冶金技术领域，高强韧耐蚀钢中化学成分重量百分比为：C：0.015～0.08%，N：≤0.04%，Si：≤0.3%，Mn：≤0.3%，Cr：6.0～8.5%，Ni：0.5～1.3%，Mo：0.8～1.9%，Cu：0.3～0.55%，Nb：0.01～3%，Ti：0.01～3%，Zn：0.01～0.5%，其余为Fe和不可避免的杂质；上述高强韧耐蚀钢的轧制方法包括以下步骤：（一）钢坯加热、缓冷、保温，保温时间按最大有效截面厚度1.4～1.7mm/min计算；（二）保温后的钢坯喷水除鳞，然后在1000～1070℃进行粗轧；（三）将粗轧后的轧材冷却至900～950℃进行精轧；（四）总压下率＞95%；（五）终轧后将轧材在空气中冷却。在高强韧耐蚀钢中C含量较高的情况下，低成本兼具较好耐腐蚀性，同时还具有优异的力学性能和焊接性能。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种高强韧耐蚀钢及其轧制方法。
背景技术
金属的腐蚀给社会造成了重大的经济损失，耐腐蚀钢现已成为社会研究和应用的热点产品。目前，兼具耐腐蚀和良好力学性能的优质耐蚀钢是Fe-Cr-Ni系奥氏体不锈钢。但由于此类钢含有贵重金属Ni，其价格较不含Ni或少含Ni的Fe-Cr系不锈钢高很多，且Ni是国家战略资源，受到各国出口的保护或限制。Fe-Cr系不锈钢虽然也具有优良的耐腐蚀性，但由于其Cr含量较高（C当量较高），导致其韧塑性及焊接性均较差，使其应用受到一定的限制。然而，由于使用环境的不同，不锈钢并不是总是表现出极优异的耐腐蚀性，如在某些含有Cl离子的环境中，有些不锈钢的耐腐蚀性甚至不如普通低碳钢。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高强韧耐蚀钢及其轧制方法，能够降低成本，兼具耐腐蚀性和优异力学性能，尤其适合应用于腐蚀性环境中。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种高强韧耐蚀钢，其化学成分重量百分比为：C：0.015～0.08%，N：≤0.04%，Si：≤0.3%，Mn：≤0.3%，Cr：6.0～8.5%，Ni：0.5～1.3%，Mo：0.8～1.9%，Cu：0.3～0.55%，Nb：0.01～3%，Ti：0.01～3%，Zn：0.01～0.5%，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地，所述高强韧耐蚀钢中化学成分重量百分比为：C：0.015～0.08%，N：≤0.04%，Si：0.16～0.23%，Mn：0.26～0.29%，Cr：6.8～7.9%，Ni：0.5～1.3%，Mo：0.8～1.9%，Cu：0.3～0.55%，Nb：0.13～0.26%，Ti：0.06～0.17%，Zn：0.1～0.15%。
优选的，所述高强韧耐蚀钢的化学成分中C、N、Ti和Nb的重量比满足：（Ti/6 + Nb/8）/（C+N）=0.7～1.5。
上述高强韧耐蚀钢中各化学成分的作用如下：
C虽然可以提高钢的强度，但同时C也降低钢的塑性、韧性和耐腐蚀性能，恶化焊接性能，因此高强韧耐蚀钢中要尽量降低C含量。
N具有固溶强化和提高耐腐蚀性的作用，但N降低钢的塑韧性，所以在高强韧耐蚀钢中应尽可能降低。
Si具有脱氧作用，同时一部分Si以固溶形式存在，可以提高钢的屈服强度和抗拉强度，对耐腐蚀性也有一定促进作用；但是，Si同样也降低钢塑性和韧性，所以Si含量不宜过高。
Mn具有脱氧和除S的作用，同时一部分Mn以固溶形式存在，可以提高钢的屈服强度和抗拉强度，但是，Mn同样也降低钢的塑性和韧性。所以Mn含量不宜过高。
Cr可以显著提钢的高耐腐蚀性，同时也可一定程度提高屈服强度和抗拉强度，但含量过高会降低钢的塑性和韧性，同时也会提高C当量、恶化焊接性能；所以将Cr控制在一定范围内。
Ni少量添加可以提高钢的塑性、韧性和强度，同时也可以提高耐腐蚀性。
Mo可以提高钢的耐腐蚀性能，尤其是提高耐Cl离子腐蚀和抗孔蚀作用。Mo可以与钢中的C结合，形成Mo的碳化物，在消除C的同时还可以起到细化晶粒的作用，从而提高钢的强度；但是，Mo如果以固溶形式含量过高，则会降低钢的塑性和韧性。
Cu可以起到较好的耐腐蚀作用，少量添加时还可以提高钢的塑性和强度。但是，当含量过高时，则反而会降低钢的塑性和韧性。
Nb是强碳化物形成元素，可以清除钢中C、N等间隙原子，细化晶粒，提高焊接性能和深冲性能，以固溶形式存在的原子还可以起到固溶强化作用。
Ti是强碳化物形成元素，可以清除钢中C、N等间隙原子，细化晶粒，提高焊接和深冲性能，以固溶形式存在的原子还可以起到固溶强化和提高耐腐蚀性的作用。
Zn不仅可以起到较好的耐腐蚀作用，同时少量添加时还可以显著提高钢的抗冲击性能，但当含量过高时会损害钢的力学性能。
本发明还提供了上述高强韧耐蚀钢的轧制方法，包括以下步骤：
（一）先将钢坯加热至1300～1450℃，然后缓冷至1100～1200℃进行保温，可以使铸坯中的高温相δ-Fe转变为γ-Fe，保温时间按最大有效截面厚度1.4～1.7mm/min计算；
（二）将保温后的钢坯喷水除鳞，然后在1000～1070℃进行粗轧；
（三）将粗轧后的轧材冷却至900～950℃进行精轧；
（四）总压下率≥95%；
（五）终轧后将轧材在空气中冷却。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的高强韧耐蚀钢在C含量较高的情况下，使其在具较好耐腐蚀性的同时还兼具优异的力学性能和焊接性能，尤其适合应用于腐蚀性环境中。此外，通过降低高强韧耐蚀钢中的贵重金属Ni的含量，降低生产成本。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种高强韧耐蚀钢，其化学成分重量百分比为：C：0.015～0.08%，N：≤0.04%，Si：≤0.3%，Mn：≤0.3%，Cr：6.0～8.5%，Ni：0.5～1.3%，Mo：0.8～1.9%，Cu：0.3～0.55%，Nb：0.01～3%，Ti：0.01～3%，Zn：0.01～0.5%，其余为Fe和不可避免的杂质。
所述高强韧耐蚀钢中化学成分重量百分比优选为：C：0.015～0.08%，N：≤0.04%，Si：0.16～0.23%，Mn：0.26～0.29%，Cr：6.8～7.9%，Ni：0.5～1.3%，Mo：0.8～1.9%，Cu：0.3～0.55%，Nb：0.13～0.26%，Ti：0.06～0.17%，Zn：0.1～0.15%。
其中，上述高强韧耐蚀钢的化学成分中C、N、Ti和Nb的重量比满足：（Ti/6 + Nb/8）/（C+N）=0.7～1.5。
耐腐蚀钢中合金元素的复合添加起到的耐腐蚀作用往往显著大于单独添加，具有类似1+1＞2的作用。
上述高强韧耐蚀钢中由于合金元素组份多且含量高，故加热保温时间长于普碳钢，以使高强韧耐蚀钢中的合金元素能够尽量均匀化和较少偏析。
本发明还提供了上述高强韧耐蚀钢的轧制方法，包括以下步骤：
（一）先将钢坯加热至1300～1450℃，然后缓冷至1100～1200℃进行保温，可以使铸坯中的高温相δ-Fe转变为γ-Fe，保温时间按最大有效截面厚度1.4～1.7mm/min计算；
（二）将保温后的钢坯喷水除鳞，然后在1000～1070℃进行粗轧；
（三）将粗轧后的轧材冷却至900～950℃进行精轧；
（四）总压下率≥95%；
（五）终轧后将轧材在空气中冷却。
以下表1和表2中实施例是各个批次高强韧耐蚀钢的具体参数值。
表1 高强韧耐蚀钢各化学成分的重量百分比
表2 各实施例中高强韧耐蚀钢轧制工艺参数
表3 各实施例中高强韧耐蚀钢与HRB400钢筋的对比结果
对于Fe-Cr系耐蚀钢，由于C的存在，经热轧后的钢冷却至室温时会形成马氏体组织，会显著提高钢的强度和硬度，但却极大的损害钢的塑性、韧性和耐腐蚀性，所以一般力求降低C从而避免马氏体的形成。但是，当C含量降到一定程度后，常规冶炼工艺很难将C再进一步降低，且继续降C也会急剧增加成本。鉴于此原因，研发了本发明，由表3中与HRB400钢筋的对比结果来看，本发明中Fe-Cr系耐蚀钢的力学性能和耐腐蚀性的综合效果明显较好。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺参数和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺参数和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺参数和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (4)
1.一种高强韧耐蚀钢，其特征在于，其化学成分重量百分比为：
C：0.015～0.08%，N：≤0.04%，Si：≤0.3%，Mn：≤0.3%，Cr：6.0～8.5%，Ni：0.5～1.3%，Mo：0.8～1.9%，Cu：0.3～0.55%，Nb：0.01～3%，Ti：0.01～3%，Zn：0.01～0.5%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高强韧耐蚀钢，其特征在于，其化学成分重量百分比为：C：0.015～0.08%，N：≤0.04%，Si：0.16～0.23%，Mn：0.26～0.29%，Cr：6.8～7.9%，Ni：0.5～1.3%，Mo：0.8～1.9%，Cu：0.3～0.55%，Nb：0.13～0.26%，Ti：0.06～0.17%，Zn：0.1～0.15%。
3.根据权利要求1或2所述的高强韧耐蚀钢，其特征在于，所述高强韧耐蚀钢的化学成分中C、N、Ti和Nb的重量比满足：（Ti/6 + Nb/8）/（C+N）=0.7～1.5。
4.如权利要求3所述的高强韧耐蚀钢的轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：
（一）先将钢坯加热至1300～1450℃，然后缓冷至1100～1200℃进行保温，保温时间按最大有效截面厚度1.4～1.7mm/min计算；
（二）将保温后的钢坯喷水除鳞，然后在1000～1070℃进行粗轧；
（三）将粗轧后的轧材冷却至900～950℃进行精轧；
（四）总压下率≥95%；
（五）终轧后将轧材在空气中冷却。
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