CN110964982B - 一种高铬耐腐蚀钢及其制备方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高铬耐腐蚀钢及其制备方法、应用，属于耐腐蚀用钢技术领域，本发明提供的高铬耐腐蚀钢包括如下质量分数的化学成分：C：0.03‑0.05％，Si：0.5‑0.7％，Mn：0.5‑0.7％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，Cr：6.5‑8.0％，N：0.0040‑0.01％，其余为Fe及不可避免杂质。本发明提供的高铬耐腐蚀钢无需添加昂贵合金，而腐蚀性能优良的具有高强度级别高塑韧性能的建筑、桥梁等湿润高氯离子浓度环境条件下的建筑用钢；对本发明提供的高铬耐腐蚀钢进行耐蚀性能检测时，通过周期浸润试验机在1.5‑2.5％NaCl碱性溶液中腐蚀70‑74小时实验温度为40‑50℃、湿度为65‑75％。

Description

一种高铬耐腐蚀钢及其制备方法、应用

技术领域

本发明属于耐腐蚀用钢技术领域，具体涉及一种高铬耐腐蚀钢及其制备方法、应用。

背景技术

近几年随着国内经济的发展，以及人们对建筑物耐久性的要求提高，国内各大钢厂及科研院所加大力度进行耐蚀钢产品的开发和推广，目前国内主要的耐腐蚀用钢有耐工业大气腐蚀用钢和耐氯离子腐蚀用钢。前者用于工业大气腐蚀环境，添加一定量的Cu-P系或者Cu-P-Cr系合金即可满足耐腐蚀性能要求，而耐氯离子腐蚀用钢则不同，由于氯离子穿透腐蚀锈层及钢基体的能力较强，在显微缺陷及夹杂物位置，可迅速穿透腐蚀基体，因此，氯离子环境下需添加大量的昂贵合金如Ni、Cu等与Cr配合使用，才能起到延缓钢铁腐蚀的作用。不锈钢是高昂贵合金的代表钢种，然而根据其用处不用，对其耐蚀性的要求不同，故而对于一般用途特别是建筑用钢来说，运用大量的昂贵合金和复杂的工艺生产很不经济且不好推广。

混凝土用钢、锚杆支护用钢等是我国目前一种应用最普遍的一种钢铁材料。随着钢的用途不同，普通钢的腐蚀程度以及耐久性显现出明显的劣势：其一、我国在沿海地区以及海洋工程、沼泽地工程等自然环境非常恶劣的环境条件下使用普通建筑用钢已经无法满足其使用寿命的要求；其二，国内目前的建筑用材均采用的是海沙，其富含大量的氯离子，在混净土中长期侵蚀钢基体，可以使得钢的寿命大大降低；其三，即使添加了Cu、Ni合金可起到延缓腐蚀的作用，但其价格比较昂贵，成本大大提高，也很难推广到建筑用钢领域中。因此，开发低成本的强耐腐蚀性用混凝土用钢筋尤为重要，为此，我们提出一种高铬耐腐蚀钢及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高铬耐腐蚀钢及其制备方法、应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明实施例提供一种高铬耐腐蚀钢，所述高铬耐腐蚀钢包括如下质量分数的化学成分：

C：0.03-0.05%，Si：0.5-0.7%，Mn：0.5-0.7%，P：≤0.02%，S：≤0.01%，Cr：6.5-8.0%，N：0.0040-0.01%，其余为Fe及不可避免杂质。

进一步地，所述高铬耐腐蚀钢包括如下体积分数的金相组织：40-60%铁素体，40-60%贝氏体。

进一步地，所述高铬耐腐蚀钢包括如下体积分数的金相组织：40-55%铁素体，40-55%贝氏体，2-5%马氏体。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种高铬耐腐蚀钢制备方法，用于制备如权利要求1所述的高铬耐腐蚀钢，所述方法包括：

按所述质量分数的化学成分调配钢水，将所述调配后的钢水进行冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、粗轧、精轧和冷却，获得高铬耐腐蚀钢。

进一步地，所述连铸中，采用全保护浇注，夹杂物控制级别≤1.5级。

进一步地，所述铸坯加热中，加热温度为1185-1215℃。

进一步地，所述粗轧中，开轧温度为1035-1065℃。

进一步地，所述精轧中，精轧温度为845-875℃。

进一步地，所述冷却中，以30-100℃/s的速率冷却至温度为730-770℃。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种高铬耐腐蚀钢应用，将高铬耐腐蚀钢应用于氯离子质量浓度≥0.5%的环境中。

本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种高铬耐腐蚀钢及其制备方法，与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明开发出无需添加昂贵合金，而腐蚀性能优良的具有高强度级别高塑韧性能的建筑、桥梁等湿润高氯离子浓度环境条件下的建筑用钢；

2、对本发明实施例制得的高铬耐腐蚀钢进行耐蚀性能检测时，通过周期浸润试验机在1.5-2.5%NaCl碱性溶液中腐蚀70-74小时实验温度为40-50℃、湿度为65-75%。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明实施例提供的7Cr钢500X显微组织图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种高铬耐腐蚀钢，所述高铬耐腐蚀钢包括如下质量分数的化学成分：

C：0.03-0.05%，Si：0.5-0.7%，Mn：0.5-0.7%，P：≤0.02%，S：≤0.01%，Cr：6.5-8.0%，N：0.0040-0.01%，其余为Fe及不可避免杂质。

上述技术方案是以普通的超低碳钢为基础，在普通碳钢的基础上添加质量分数为7wt%的Cr，铬是既具有强烈的钝化元素，又具有较强的淬透性，可以显著增加珠光体的孕育期，可以通过轧后冷却的方式提高冷却速度，增加孕育期，以获得铁素体和贝氏体组织，提高钢基体的钝化能力，降低腐蚀速率。

碳化物、夹杂物等在腐蚀过程中可以作为腐蚀源，加速钢铁腐蚀。上述技术方案以较低的碳含量、较高的氮含量为基体，在保证基体强度的同时，减少Cr的碳化物的析出量，减少腐蚀质点，适当的减少腐蚀速率。同样，钢中夹杂物级别等同样是为了减少夹杂物，降低腐蚀源，降低钢基体的腐蚀速率，提高使用寿命。

具体的，所述高铬耐腐蚀钢包括如下体积分数的金相组织：40-60%铁素体，40-60%贝氏体。

铁素体和贝氏体比例合理匹配，铁素体可以提高材料的塑性，贝氏体用来提高材料的强度，铁素体过高会造成强度不足，而贝氏体过高会造成材料延伸率塑性不足。

具体的，所述高铬耐腐蚀钢包括如下体积分数的金相组织：40-55%铁素体，40-55%贝氏体，2-5%马氏体。

铁素体和贝氏体、马氏体比例合理匹配，铁素体可以提高材料的塑性，贝氏体和马氏体用来提高材料的强度，铁素体过高会造成强度不足，而贝氏体和马氏体过高会造成材料延伸率塑性不足，马氏体属于脆相，要控制在5%以内。

本发明实施例还提供一种高铬耐腐蚀钢制备方法，用于制备上述高铬耐腐蚀钢，所述方法包括：

按所述质量分数的化学成分调配钢水，将所述调配后的钢水进行冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、粗轧、精轧和冷却，获得高铬耐腐蚀钢。

具体的，所述连铸中，采用全保护浇注，夹杂物控制级别≤1.5级。

具体的，所述铸坯加热中，加热温度为1185-1215℃。

具体的，所述粗轧中，开轧温度为1035-1065℃。

具体的，所述精轧中，精轧温度为845-875℃。

具体的，所述冷却中，以30-100℃/s的速率冷却至温度为730-770℃。

上述技术方案采用低温开轧+低温终轧+超快冷技术，形变诱导铁素体，抑制珠光体的生成，获得铁素体+贝氏体组织或铁素体+贝氏体+马氏体组织，降低基体的腐蚀速率、提高该钢的塑韧性，降低腐蚀源，提高使用寿命。

本发明实施例还提供一种高铬耐腐蚀钢应用，将高铬耐腐蚀钢应用于氯离子质量浓度≥0.5%的环境中。

本项目涉及耐蚀钢应用于海洋大气环境，一般情况下，海洋大气环境氯离子质量浓度≥0.5%。

下面将结合具体实施例对本申请的高铬耐腐蚀钢及其制备方法、应用进行详细说明。

实施例1

本实施例提供的高铬耐腐蚀钢，包括如下质量分数的化学成分：

C：0.04%、Si：0.66%、Mn：0.66%、P：0.009%、S： 0.003%、Cr：7.45%、N：0.0056%，其余为Fe及不可避免杂质。

本实施例还提供该高铬耐腐蚀钢制备方法，包括：

按所述质量分数的化学成分调配钢水，将所述调配后的钢水进行冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、粗轧、精轧和冷却，获得高铬耐腐蚀钢；

连铸中，采用全保护浇注，夹杂物控制级别≤1.5级；

铸坯加热中，加热温度为1190℃；

粗轧中，开轧温度为1040℃；

精轧中，精轧温度为870℃；

冷却中，以80℃/s的速率冷却至温度为760℃。

实施例2

本实施例提供的高铬耐腐蚀钢，包括如下质量分数的化学成分：

C：0.03%，Si：0.5%，Mn：0.5%，P：0.005%，S：0.002%，Cr：6.5%，N：0.0040%，其余为Fe及不可避免杂质。

本实施例还提供该高铬耐腐蚀钢制备方法，包括：

按所述质量分数的化学成分调配钢水，将所述调配后的钢水进行冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、粗轧、精轧和冷却，获得高铬耐腐蚀钢；

连铸中，采用全保护浇注，夹杂物控制级别≤1.5级；

铸坯加热中，加热温度为1185℃；

粗轧中，开轧温度为1035℃；

精轧中，精轧温度为845℃；

冷却中，以30℃/s的速率冷却至温度为730℃。

实施例3

本实施例提供的高铬耐腐蚀钢，包括如下质量分数的化学成分：

C：0.05%，Si：0.7%，Mn：0.7%，P：0.02%，S：0.01%，Cr：8.0%，N：0.01%，其余为Fe及不可避免杂质。

本实施例还提供该高铬耐腐蚀钢制备方法，包括：

按所述质量分数的化学成分调配钢水，将所述调配后的钢水进行冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、粗轧、精轧和冷却，获得高铬耐腐蚀钢；

连铸中，采用全保护浇注，夹杂物控制级别≤1.5级；

铸坯加热中，加热温度为1215℃；

粗轧中，开轧温度为1065℃；

精轧中，精轧温度为875℃；

冷却中，以100℃/s的速率冷却至温度为770℃。

实验例1

将实施例1-3制得的高铬耐腐蚀钢进行力学性能测试，结果如表1所示。

表1

实验例2

以普通碳钢为对比例1，对实施例1-3制得的高铬耐腐蚀钢和对比例1的普通碳钢做周期浸润实验实验温度为40-50℃、湿度为65-75%，结果如表2所示。

表2

从表2可知，本发明实施例提供的高铬耐腐蚀钢的耐腐蚀性能最高为普通碳钢的16.4倍，因此，本发明实施例提供的高铬耐腐蚀钢具有优异的耐腐蚀性能。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种高铬耐腐蚀钢，其特征在于，所述高铬耐腐蚀钢包括如下质量分数的化学成分：C：0.03-0.05％，Si：0.5-0.7％，Mn：0.5-0.7％，P：≤0.02％，S：≤0.01％，Cr：6.5-8.0％，N：0.0040-0.01％，其余为Fe及不可避免杂质，所述高铬耐腐蚀钢包括如下体积分数的金相组织：40-55％铁素体，40-55％贝氏体，2-5％马氏体。

2.一种高铬耐腐蚀钢制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1所述的高铬耐腐蚀钢，所述方法包括：

按所述质量分数的化学成分调配钢水，将所述调配后的钢水进行冶炼、精炼、连铸、铸坯加热、粗轧、精轧和冷却，获得高铬耐腐蚀钢。

3.根据权利要求2所述的一种高铬耐腐蚀钢制备方法，其特征在于，所述连铸中，采用全保护浇注，夹杂物控制级别≤1.5级。

4.根据权利要求2所述的一种高铬耐腐蚀钢制备方法，其特征在于，所述铸坯加热中，加热温度为1185-1215℃。

5.根据权利要求2所述的一种高铬耐腐蚀钢制备方法，其特征在于，所述粗轧中，开轧温度为1035-1065℃。

6.根据权利要求2所述的一种高铬耐腐蚀钢制备方法，其特征在于，所述精轧中，精轧温度为845-875℃。

7.根据权利要求2所述的一种高铬耐腐蚀钢制备方法，其特征在于，所述冷却中，以30-100℃/s的速率冷却至温度为730-770℃。

8.一种高铬耐腐蚀钢应用，其特征在于，将如权利要求1所述的高铬耐腐蚀钢应用于氯离子质量浓度≥0.5％的环境中。

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