CN112481555A - 一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢 - Google Patents

一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢 Download PDF

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Abstract

本发明涉及新型钢材加工制备技术领域，公开了一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢，本发明在炼钢过程中，通过调整低密度钢合金元素含量，同时添加钼、铜元素取代部分硅、锰元素，具有较高的抗高温氧化性，能够抑制铁离子的扩散，并降低有害元素以及夹杂物对于钢材熔炼性能的影响，以达到提高低密度钢耐腐蚀性的作用，具有较高的耐高温氧化腐蚀性，能够拓宽轧制以及锻造过程中的工艺条件，有益于加工生产，解决由于高温氧化腐蚀造成的资源浪费以及成本攀升的问题，还对低密度钢在高温环境下的应用提供了理论依据以及发展空间。

Description

一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢
技术领域
本发明属于新型钢材加工制备技术领域，具体涉及一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢。
背景技术
低密度钢由于其具有较高的强塑积成为钢材领域的研究热点，尤其在汽车制备领域得到很好的应用。
铝元素作为轻量金属的常见金属，添加至钢材中，不仅能够降低生产成本，还以其优越的力学性能以及较高的耐化学腐蚀性能成为低密度钢的备选材料。然而在含铝低密度钢的生产以及应用过程中，仍然存在高温氧化腐蚀的问题，现有的解决办法多采用缩短高温轧制以及锻造过程中的时间，这就需要更高的温度，容易出现比较严重的氧化烧损，导致锻造缺陷等不利于钢材性能的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢，具体的，所述低密度钢制备工艺为：
该低密度钢以质量百分比计含有，C：0.55-0.58%、Al：10.0-12.5%、Mn：2.6-3.0%、S：0.002-0.004%、P：0.004-0.006%、Si：0.85-0.89%、Mo：0.85-0.90%、Ni：2.0-2.4%、Cu：0.66-0.70%；余量的铁和不可避免的杂质；经过真空冶炼炉冶炼、浇注，制备钢坯；
真空冶炼炉冶炼中，各元素依次加入顺序为：Fe、Mn、Mo、Ni、Cu、Al、Si、C、P、S。
将制备得到的钢坯进行表面处理：将钢坯表面使用蘸有丙酮的干净抹布擦拭除油，然后使用配制得到的酸液清洗表面，然后用清水冲洗干净，使用砂带机进行打磨，最后使用酒精擦拭干净，置于115-120℃干燥箱中干燥6-8小时，所述酸液按照重量份计由以下成分制成：盐酸溶液18-24份、三聚磷酸钠0.47-0.50份、谷氨酸钠0.32-0.35份、磷酸氢镁0.22-0.24份、水40-50份。所述盐酸溶液摩尔浓度为6.2-6.5摩尔/升。
对表面处理得到的钢坯进一步进行轧制，随炉加热至1210-1225℃，热轧时间为8.5-9.5分钟，轧制速度为0.08-0.09米/秒，终轧温度控制为850-855℃，热轧后进行退火工序。
所述退火工序中：退火温度为640-650℃，保温18-22分钟，设置30-35分钟的降温时间，以均匀速度降温至410-420℃，保温30-40分钟，继续设置35-40分钟的降温时间，以均匀速度降温至280-290℃，保温50-60分钟，进行空冷至室温即可。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决含铝低密度钢存在的耐高温腐蚀性能不佳的问题，本发明提供了一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢，本发明在炼钢过程中，通过调整低密度钢合金元素含量，同时添加钼、铜元素取代部分硅、锰元素，具有较高的抗高温氧化性，能够抑制铁离子的扩散，并降低有害元素以及夹杂物对于钢材熔炼性能的影响，以达到提高低密度钢耐腐蚀性的作用，具有较高的耐高温氧化腐蚀性，能够拓宽轧制以及锻造过程中的工艺条件，有益于加工生产，解决由于高温氧化腐蚀造成的资源浪费以及成本攀升的问题，还对低密度钢在高温环境下的应用提供了理论依据以及发展空间。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，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所提供的技术方案。
实施例1
一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢，具体的，所述低密度钢制备工艺为：
该低密度钢以质量百分比计含有，C：0.55%、Al：10.0%、Mn：2.6%、S：0.002%、P：0.004%、Si：0.85%、Mo：0.85%、Ni：2.0%、Cu：0.66%；余量的铁和不可避免的杂质；经过真空冶炼炉冶炼、浇注，制备钢坯；
真空冶炼炉冶炼中，各元素依次加入顺序为：Fe、Mn、Mo、Ni、Cu、Al、Si、C、P、S。
将制备得到的钢坯进行表面处理：将钢坯表面使用蘸有丙酮的干净抹布擦拭除油，然后使用配制得到的酸液清洗表面，然后用清水冲洗干净，使用砂带机进行打磨，最后使用酒精擦拭干净，置于115℃干燥箱中干燥6小时，所述酸液按照重量份计由以下成分制成：盐酸溶液18份、三聚磷酸钠0.47份、谷氨酸钠0.32份、磷酸氢镁0.22份、水40份。所述盐酸溶液摩尔浓度为6.2摩尔/升。
对表面处理得到的钢坯进一步进行轧制，随炉加热至1210℃，热轧时间为8.5分钟，轧制速度为0.08米/秒，终轧温度控制为850℃，热轧后进行退火工序。
所述退火工序中：退火温度为640℃，保温18分钟，设置30分钟的降温时间，以均匀速度降温至410℃，保温30分钟，继续设置35分钟的降温时间，以均匀速度降温至280℃，保温50分钟，进行空冷至室温即可。
按照实施例1制备得到的钢坯，切割得到直径为14毫米，厚度为2毫米的圆片，使用200目砂纸进行打磨，使用抛光机进行抛光处理，抛光后使用酒精清洗吹干作为试样（制作5个），使用综合电化学分析仪器进行实验，实验中采用标准的三电极体系，辅助电极为铂片，参比电极为饱和甘汞电极，工作电极为所制备的试样，在25℃下进行实验，将制备好的试样在质量浓度为3.5%的氯化钠溶液中浸泡40分钟，测定电化学腐蚀特性：得到腐蚀电位为-0.35V，点蚀电位为-0.12V。
对比例1
与实施例1的区别在于，所述低密度钢以质量百分比计含有，C：0.55%、Al：10.0%、Mn：3.2%、S：0.002%、P：0.004%、Si：1.0%、Mo：0.85%、Ni：2.0%；余量的铁和不可避免的杂质，其余保持不变。
按照对比例1制备得到的坯料，切割得到直径为14毫米，厚度为2毫米的圆片，使用200目砂纸进行打磨，使用抛光机进行抛光处理，抛光后使用酒精清洗吹干作为试样（制作5个），使用综合电化学分析仪器进行实验，实验中采用标准的三电极体系，辅助电极为铂片，参比电极为饱和甘汞电极，工作电极为所制备的试样，在25℃下进行实验，将制备好的试样在质量浓度为3.5%的氯化钠溶液中浸泡40分钟，测定电化学腐蚀特性：得到腐蚀电位为-0.61V，点蚀电位为-0.25V。
实施例2
一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢，具体的，所述低密度钢制备工艺为：
该低密度钢以质量百分比计含有，C：0.56%、Al：11.2%、Mn：2.8%、S：0.003%、P：0.005%、Si：0.87%、Mo：0.88%、Ni：2.2%、Cu：0.68%；余量的铁和不可避免的杂质；经过真空冶炼炉冶炼、浇注，制备钢坯；
真空冶炼炉冶炼中，各元素依次加入顺序为：Fe、Mn、Mo、Ni、Cu、Al、Si、C、P、S。
将制备得到的钢坯进行表面处理：将钢坯表面使用蘸有丙酮的干净抹布擦拭除油，然后使用配制得到的酸液清洗表面，然后用清水冲洗干净，使用砂带机进行打磨，最后使用酒精擦拭干净，置于118℃干燥箱中干燥7小时，所述酸液按照重量份计由以下成分制成：盐酸溶液21份、三聚磷酸钠0.48份、谷氨酸钠0.33份、磷酸氢镁0.23份、水45份。所述盐酸溶液摩尔浓度为6.3摩尔/升。
对表面处理得到的钢坯进一步进行轧制，随炉加热至1217℃，热轧时间为9.0分钟，轧制速度为0.085米/秒，终轧温度控制为852℃，热轧后进行退火工序。
所述退火工序中：退火温度为645℃，保温20分钟，设置32分钟的降温时间，以均匀速度降温至415℃，保温35分钟，继续设置38分钟的降温时间，以均匀速度降温至285℃，保温55分钟，进行空冷至室温即可。
按照实施例2制备得到的坯料，切割得到直径为14毫米，厚度为2毫米的圆片，使用200目砂纸进行打磨，使用抛光机进行抛光处理，抛光后使用酒精清洗吹干作为试样（制作5个），使用综合电化学分析仪器进行实验，实验中采用标准的三电极体系，辅助电极为铂片，参比电极为饱和甘汞电极，工作电极为所制备的试样，在25℃下进行实验，将制备好的试样在摩尔浓度为1摩尔/升的硫酸钠溶液中浸泡30分钟，测定电化学腐蚀特性：得到腐蚀电位为-0.28V，点蚀电位为-0.10V。
对比例2
与实施例2的区别在于，所述低密度钢以质量百分比计含有，C：0.56%、Al：11.2%、Mn：3.3%、S：0.003%、P：0.005%、Si：1.0%、Ni：2.2%、Cu：0.68%；余量的铁和不可避免的杂质；，其余保持不变。
按照对比例2制备得到的坯料，切割得到直径为14毫米，厚度为2毫米的圆片，使用200目砂纸进行打磨，使用抛光机进行抛光处理，抛光后使用酒精清洗吹干作为试样（制作5个），使用综合电化学分析仪器进行实验，实验中采用标准的三电极体系，辅助电极为铂片，参比电极为饱和甘汞电极，工作电极为所制备的试样，在25℃下进行实验，将制备好的试样在摩尔浓度为1摩尔/升的硫酸钠溶液中浸泡30分钟，测定电化学腐蚀特性：得到腐蚀电位为-0.65V，点蚀电位为-0.27V。
实施例3
一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢，具体的，所述低密度钢制备工艺为：
该低密度钢以质量百分比计含有，C：0.58%、Al：12.5%、Mn：3.0%、S：0.004%、P：0.006%、Si：0.89%、Mo：0.90%、Ni：2.4%、Cu：0.70%；余量的铁和不可避免的杂质；经过真空冶炼炉冶炼、浇注，制备钢坯；
真空冶炼炉冶炼中，各元素依次加入顺序为：Fe、Mn、Mo、Ni、Cu、Al、Si、C、P、S。
将制备得到的钢坯进行表面处理：将钢坯表面使用蘸有丙酮的干净抹布擦拭除油，然后使用配制得到的酸液清洗表面，然后用清水冲洗干净，使用砂带机进行打磨，最后使用酒精擦拭干净，置于120℃干燥箱中干燥8小时，所述酸液按照重量份计由以下成分制成：盐酸溶液24份、三聚磷酸钠0.50份、谷氨酸钠0.35份、磷酸氢镁0.24份、水50份。所述盐酸溶液摩尔浓度为6.5摩尔/升。
对表面处理得到的钢坯进一步进行轧制，随炉加热至1225℃，热轧时间为9.5分钟，轧制速度为0.09米/秒，终轧温度控制为855℃，热轧后进行退火工序。
所述退火工序中：退火温度为650℃，保温22分钟，设置35分钟的降温时间，以均匀速度降温至420℃，保温40分钟，继续设置40分钟的降温时间，以均匀速度降温至290℃，保温60分钟，进行空冷至室温即可。
按照实施例3制备得到的坯料，切割得到直径为14毫米，厚度为2毫米的圆片，使用200目砂纸进行打磨，使用抛光机进行抛光处理，抛光后使用酒精清洗吹干作为试样（制作5个），使用综合电化学分析仪器进行实验，实验中采用标准的三电极体系，辅助电极为铂片，参比电极为饱和甘汞电极，工作电极为所制备的试样，在25℃下进行实验，将制备好的试样在质量浓度为5.0%的氯化钠溶液中浸泡40分钟，测定电化学腐蚀特性：得到腐蚀电位为-0.38V，点蚀电位为-0.16V。

Claims (4)

1.一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢，其特征在于，该低密度钢以质量百分比计含有，C：0.55-0.58%、Al：10.0-12.5%、Mn：2.6-3.0%、S：0.002-0.004%、P：0.004-0.006%、Si：0.85-0.89%、Mo：0.85-0.90%、Ni：2.0-2.4%、Cu：0.66-0.70%；余量的铁和不可避免的杂质；经过真空冶炼炉冶炼、浇注，制备钢坯；
将制备得到的钢坯进行表面处理：将钢坯表面使用蘸有丙酮的干净抹布擦拭除油，然后使用配制得到的酸液清洗表面，然后用清水冲洗干净，使用砂带机进行打磨，最后使用酒精擦拭干净，置于115-120℃干燥箱中干燥6-8小时，所述酸液按照重量份计由以下成分制成：盐酸溶液18-24份、三聚磷酸钠0.47-0.50份、谷氨酸钠0.32-0.35份、磷酸氢镁0.22-0.24份、水40-50份；
对表面处理得到的钢坯进一步进行轧制，随炉加热至1210-1225℃，热轧时间为8.5-9.5分钟，轧制速度为0.08-0.09米/秒，终轧温度控制为850-855℃，热轧后进行退火。
2.如权利要求1所述一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢，其特征在于，所述真空冶炼炉冶炼中，各元素依次加入顺序为：Fe、Mn、Mo、Ni、Cu、Al、Si、C、P、S。
3.如权利要求1所述一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢，其特征在于，所述酸液制备中，盐酸溶液摩尔浓度为6.2-6.5摩尔/升。
4.如权利要求1所述一种耐高温氧化腐蚀的低密度钢，其特征在于，所述退火工序中：退火温度为640-650℃，保温18-22分钟，设置30-35分钟的降温时间，以均匀速度降温至410-420℃，保温30-40分钟，继续设置35-40分钟的降温时间，以均匀速度降温至280-290℃，保温50-60分钟，进行空冷至室温即可。
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Denomination of invention: A Low Density Steel with High Temperature Resistance to Oxidative Corrosion

Effective date of registration: 20230818

Granted publication date: 20220104

Pledgee: Jiangsu Jiangyin Rural Commercial Bank branch Dangtu Limited by Share Ltd.

Pledgor: MAANSHAN XINLONG SPECIAL STEEL Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980052682