高强度耐酸耐候钢及其制备方法与应用与流程

本发明涉及低合金高强度钢制造，尤其涉及一种高强度耐酸耐候钢及其制备方法与应用。

背景技术：

1、耐候钢因能够在大气环境中形成相对稳定的保护锈层，被广泛用于桥梁、车辆、集装箱和建筑钢结构等领域。传统耐候钢通常依赖cu、p、cr、ni等元素提高大气耐蚀性，但在工业大气、酸雨及含氯环境中，保护锈层容易发生溶解、开裂或失稳，导致基体腐蚀加速。

2、与此同时，传统耐候钢的强度级别多集中于中低强度范围，难以同时满足大型钢结构轻量化、高承载能力和长寿命服役的需求。单纯提高合金元素含量会带来成本、热脆、冷脆、偏析和焊接性能下降等问题；单独依靠控轧控冷细化晶粒，又难以同时获得高强度、良好塑性和耐酸腐蚀性能。

3、因此，有必要开发一种复合合金化与组织调控相结合的高强度耐酸耐候钢，在较低合金成本和可工业化工艺条件下，实现强度、塑性和酸性环境耐蚀性的协同提升。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种高强度耐酸耐候钢及其制备方法与应用，通过低c设计、cu-cr-ni-p-sn-sb复合耐蚀合金化、nb/ti微合金化以及控轧控冷和“临界区淬火+低温回火”组合工艺，获得细晶铁素体+马氏体和/或贝氏体组织，同时形成纳米析出强化相和复合保护锈层，从而提高钢板的强度、塑性和耐酸耐候性能。

2、为实现此技术目的，本发明采用如下方案：

3、第一方面，本发明提供一种高强度耐酸耐候钢，按质量百分比计，其化学成分为：c：0.02~0.06%，si：0.20~0.50%，mn：0.80~1.20%，p：0.06~0.12%，s：≤0.005%，cu：0.30~0.80%，cr：0.50~1.00%，ni：0.30~0.60%，sn：0.05~0.15%，sb：0.03~0.10%，ti：0.01~0.05%，nb：0.02~0.06%，余量为fe及不可避免杂质；高强度耐酸耐候钢的抗拉强度≥800 mpa，断后伸长率≥20%。

4、进一步地，高强度耐酸耐候钢的显微组织为铁素体+马氏体和/或贝氏体组织，其中马氏体和/或贝氏体的体积分数为25%~40%，铁素体晶粒尺寸≤5 μm，马氏体和/或贝氏体板条宽度≤1 μm。

5、进一步地，高强度耐酸耐候钢中的cu、p、cr、sn和sb协同作用，在钢板表面形成致密的非晶态或纳米晶态磷酸盐、铬酸盐和锡酸盐复合锈层；在ph=3.5的模拟酸雨溶液中浸泡72 h后，按失重法计算的腐蚀速率≤0.25 mm/a。

6、进一步地，钢板厚度为2~25 mm。

7、第二方面，本发明提供一种高强度耐酸耐候钢的制备方法，包括如下步骤：

8、s1、按设定组分冶炼并浇铸得到钢坯，将钢坯加热至1150~1250 ℃并保温2~4 h；

9、s2、对钢坯进行粗轧和精轧，开轧温度不低于1050 ℃，终轧温度为850~900 ℃，得到热轧钢板；

10、s3、将热轧钢板以30~50 ℃/s的冷却速度冷却至550~650 ℃后卷取，并空冷至室温；

11、s4、临界区淬火工艺，将冷却后的钢板加热至750~800 ℃并保温20~40 min，然后水淬至室温；

12、s5、低温回火工艺，将水淬后的钢板加热至200~300 ℃并保温30~60 min，然后空冷至室温，得到高强度耐酸耐候钢。

13、进一步地，步骤s2中，粗轧不少于3道次，粗轧累积压下率≥60%；精轧不少于5道次，精轧累积压下率≥70%。

14、进一步地，步骤s4中的加热温度位于奥氏体+铁素体两相区，使合金元素在奥氏体相和铁素体相之间发生分配，水淬后形成细晶组织。

15、进一步地，步骤s5中的低温回火使钢中析出ε-cu相和(nb,ti)(c,n)相，析出相的等效尺寸为2~10 nm，对基体产生弥散强化作用。

16、第三方面，本发明所述高强度耐酸耐候钢，可用于制造耐酸容器、耐候桥梁、酸性环境输电铁塔、沿海建筑钢结构件或工业大气环境钢结构件。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

18、（1）sn、sb与cu、p、cr、ni协同促进含耐蚀元素富集的复合保护锈层形成，提高酸雨和工业大气环境下的耐蚀性；

19、（2）临界区淬火获得细晶铁素体+马氏体和/或贝氏体组织，使强度和伸长率保持较好匹配；

20、（3）低温回火促进ε-cu相和(nb,ti)(c,n)纳米析出，进一步提高强度并避免高温回火导致的强度下降；

21、（4）工艺路线与常规热轧及热处理装备兼容，便于工业化生产。

1.一种高强度耐酸耐候钢，其特征在于，按质量百分比计，其化学成分为：c：0.02~0.06%，si：0.20~0.50%，mn：0.80~1.20%，p：0.06~0.12%，s：≤0.005%，cu：0.30~0.80%，cr：0.50~1.00%，ni：0.30~0.60%，sn：0.05~0.15%，sb：0.03~0.10%，ti：0.01~0.05%，nb：0.02~0.06%，余量为fe及不可避免杂质；高强度耐酸耐候钢的显微组织为铁素体+马氏体和/或贝氏体组织；高强度耐酸耐候钢的抗拉强度≥800 mpa，断后伸长率≥20%。

2.根据权利要求1所述的高强度耐酸耐候钢，其特征在于，马氏体和/或贝氏体的体积分数为25%~40%，铁素体晶粒尺寸≤5 μm，马氏体和/或贝氏体板条宽度≤1 μm。

3.根据权利要求1所述的高强度耐酸耐候钢，其特征在于，高强度耐酸耐候钢在ph=3.5的模拟酸雨溶液中浸泡72 h后，按失重法计算的腐蚀速率≤0.25 mm/a。

4.根据权利要求1所述的高强度耐酸耐候钢，其特征在于，高强度耐酸耐候钢在钢板表面形成含cu、p、cr、sn和sb富集的复合保护锈层。

5.根据权利要求1所述的高强度耐酸耐候钢，其特征在于，钢板厚度为2~25 mm。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的高强度耐酸耐候钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的高强度耐酸耐候钢的制备方法，其特征在于，步骤s2中，粗轧不少于3道次，粗轧累积压下率≥60%；精轧不少于5道次，精轧累积压下率≥70%。

8.根据权利要求6所述的高强度耐酸耐候钢的制备方法，其特征在于，步骤s4中的加热温度位于奥氏体+铁素体两相区，使合金元素在奥氏体相和铁素体相之间发生分配，水淬后形成细晶组织。

9.根据权利要求6所述的高强度耐酸耐候钢的制备方法，其特征在于，步骤s5中的低温回火使钢中析出ε-cu相和(nb,ti)(c,n)相，析出相的等效尺寸为2~10 nm，对基体产生弥散强化作用。

10.一种如权利要求1-5任一项所述的高强度耐酸耐候钢的应用，其特征在于，用于制造耐酸容器、耐候桥梁、酸性环境输电铁塔、沿海建筑钢结构件或工业大气环境钢结构件。