一种低碳高强度耐海水腐蚀钢及其制造方法与流程

1.本发明涉及钢材料技术领域，尤其是一种低碳高强度耐海水腐蚀钢及 其制造方法。


背景技术：

2.低合金高强度钢因其优异的力学性能以及良好的焊接性能而广泛应用于海 洋工程建设。但高温度、高湿度、高含盐量及干湿交替的恶劣海洋环境，使得 普通的钢铁材料极易发生腐蚀，给社会带来巨大的经济损失甚至威胁人身安全。 面对严峻的海洋腐蚀形势，以低合金高性能钢为主的海洋工程用钢应运而生； 海洋工程用低合金钢在碳钢基础上，加入一种或几种合金元素，如mn，si，cr， ni，cu等以改善钢的力学以及耐腐蚀性能。但该系列钢种仍然面临夹杂物坚硬 粗化容易引起局部腐蚀等问题，因此进行新的成分设计从而实现夹杂物改性提 高低合金高强度钢的耐海水腐蚀性能具有重要意义。
[0003][0004]
专利cn101787485a公开了一种中低成本耐海水腐蚀钢，该钢的各化 学成分按重量百分数计为：c：0.06～0.15、si：0.05～0.40、mn：0.50～1.20、 p：0.010～0.030、s≤0.020、als：0.004～0.070、o：0.0040～0.0100。
[0005]
专利cn1974829a公开了一种耐海水腐蚀低磁钢，该材料成分的元素组 成重量％为：c≤0.04％；n 0.2～0.5％；cr 21～23％；ni 12～14％；mo 2.0～ 3.5％；mn 4～6％；nb 0.05～0.25％；s≤0.03％；p≤0.035％；其余为fe和 微量的杂质。
[0006]
上述专利公开的钢材料并不能真正达到耐腐蚀性的作用，而且制备成本 高，实用性较差。


技术实现要素：

[0007]
针对现有技术的不足，本发明提供一种耐海水腐蚀低合金高强度钢，本 发明能够克服传统海洋用低合金高强度钢中夹杂物易引起局部腐蚀的问题， 本发明目的提供一种耐海水腐蚀性更强、力学性能优良的海洋工程用钢。
[0008]
本发明的技术方案为：一种耐海水腐蚀低合金高强度钢，由以下重量百 分比的成分组成：c：0.02～0.05％，si：0.10～0.30％，mn：0.10～0.15％，al： 0.02～0.04％，cr：1.00～1.50％，ni：0.20～0.40％，cu：0.30～0.50％，zr ti： 0.02～0.03％，re：0.05～0.08％，p:≤0.015％，s:≤0.008％，其余为fe及不可避 免的杂质。
[0009]
作为优选的，所述的耐海水腐蚀低合金高强度钢的抗拉强度 400～600mpa；断后伸长率≥30％；-40℃低温韧性≥300j，具有优异的力学性 能。
[0010]
本发明还提供一种耐海水腐蚀低合金高强度钢的制备方法，所述的方法 采用tmcp工艺 正火的处理方式。
[0011]
作为优选的，所述的tmcp工艺 正火的处理方式具体包括以下步骤：
[0012]
s1)、粗轧开轧温度为1160-1200℃,压下率为55％～65％,变形速度不大于 4.5m/
s,粗轧终轧温度为(1050土10)℃。
[0013]
s2)、中间坯控温厚度不小于2.5-3.0倍成品厚度﹐精轧开轧温度为(920 士10)℃,精轧终轧温度为(860土10)℃。
[0014]
s3)、层流冷却开冷温度为830℃,终冷温度为(640土10)℃,冷却速度为 5-10℃/s。
[0015]
s4)、正火工艺参数:正火温度为890～～910℃,保温时间为10～15min, 冷却方式为空冷。
[0016]
本发明的有益效果为：
[0017]
1、本发明的si能抑制腐蚀产物中酸的产生，阻碍氯离子侵入，同时， si元素的添加可以起到固溶强化作用，提高钢的力学性能，如果钢中同时添 加si元素和al元素，能强化al的脱氧能力，同时钢中添加si元素可以提 高钢液的流动性；
[0018]
2、本发明的cu在基体与锈层之间富集形成一层致密的保护膜，能延缓 基体发生腐蚀；cu促使钢阳极钝化，防止钢基体发生进一步的腐蚀；
[0019]
3、本发明通过添加p，可以促进基体生成致密的、腐蚀均匀的内锈层；
[0020]
4、本发明的通过添加mn，可以起到固溶强化作用，与此同时，mn可 以促进珠光体的形成，并且在轧后冷却可以细化珠光体组织；
[0021]
5、本发明添加的cr可以有效的细化α-feooh，促进γ-feooh和 α-feooh向非晶态转化，形成稳定的锈层。当α-feooh中cr含量超过5％ 时，可有效阻止腐蚀性阴离子如氯离子进入基体；cr与cu、p等有很好的 复合作用，能有效延缓腐蚀；
[0022]
6、本发明的zr、ti均是良好的脱氧剂，zr-ti复合脱氧技术可对夹杂物 改性，并对钢起到细化晶粒、均匀组织的作用，并且可以提高钢的焊接性能；
[0023]
7、本发明的稀土(re)元素均有金属性强的特点，会优先于s、o等 元素结合成稀土氧硫化物从钢液析出，从而达到净化钢液的效果；同时，添 加稀土元素可进一步改变钢中氧、硫夹杂物的形态，从而降低有害的夹杂物 数量，此外，稀土元素的添加可以抑制形变奥氏体晶粒的再结晶和长大，从 而细化晶粒。
附图说明
[0024]
图1为本发明实施例1耐腐蚀低合金高强度钢夹杂物构成分析图；
[0025]
图2为本发明实施例1耐腐蚀低合金高强度钢夹杂物尺寸分布分析图；
[0026]
图3为本发明实施例1耐腐蚀低合金高强度钢与其他三种相似成分的组 织对比图；
[0027]
图4为本发明实施例1耐腐蚀低合金高强度钢与其他三种相似成分的耐 海水腐蚀性对比。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
[0029]
实施例1
[0030]
本实施例提供一种耐海水腐蚀低合金高强度钢，包括以下重量百分比的 组分：
[0031]
c：0.02～0.04％；
[0032]
si：0.10～0.20％；
[0033]
mn：0.12～0.15％；
[0034]
al：0.02～0.03％；
[0035]
cr：1.20～1.50％；
[0036]
ni：0.20～0.30％；
[0037]
cu：0.30～0.40％；
[0038]
zr ti：0.02～0.03％；
[0039]
re：0.05～0.06％；
[0040]
p:≤0.015％，s:≤0.008％，其余为fe及不可避免的杂质。
[0041]
耐腐蚀低碳高强度钢的生产方式为：tmcp 正火。
[0042]
实施例1制备的耐海水腐蚀低合金高强度钢记为zr-ti-re。
[0043]
实施例2
[0044]
本实施例提供一种耐海水腐蚀低合金高强度钢，包括以下重量百分比的 组分：
[0045]
c：0.024％；
[0046]
si：0.10％；
[0047]
mn：0.12％；
[0048]
al：0.02％；
[0049]
cr：1.20％；
[0050]
ni：0.20％；
[0051]
cu：0.30％；
[0052]
zr ti：0.02％；
[0053]
re：0.05％；
[0054]
p:≤0.015％，s:≤0.008％，其余为fe及不可避免的杂质。
[0055]
耐腐蚀低碳高强度钢的生产方式为：tmcp 正火。
[0056]
实施例3
[0057]
本实施例提供一种耐海水腐蚀低合金高强度钢，包括以下重量百分比的 组分：
[0058]
c：0.03％；
[0059]
si：0.15％；
[0060]
mn：0.13％；
[0061]
al：0.024％；
[0062]
cr：1.30％；
[0063]
ni：0.25％；
[0064]
cu：0.34％；
[0065]
zr ti：0.025％；
[0066]
re：0.055％；
[0067]
p:≤0.015％，s:≤0.008％，其余为fe及不可避免的杂质；
[0068]
耐腐蚀低碳高强度钢的生产方式为：tmcp 正火。
[0069]
实施例4
[0070]
本实施例提供一种耐海水腐蚀低合金高强度钢，包括以下重量百分比的 组分：
[0071]
c：0.035％；
[0072]
si：0.17％；
[0073]
mn：0.14％；
[0074]
al：0.028％；
[0075]
cr：1.35％；
[0076]
ni：0.26％；
[0077]
cu：0.36％；
[0078]
zr ti：0.03％；
[0079]
re：0.05％；
[0080]
p:≤0.015％，s:≤0.008％，其余为fe及不可避免的杂质。
[0081]
耐腐蚀低碳高强度钢的生产方式为：tmcp 正火。
[0082]
实施例5
[0083]
本实施例提供一种耐海水腐蚀低合金高强度钢，包括以下重量百分比的 组分：
[0084]
c：0.04％；
[0085]
si：0.16％；
[0086]
mn：0.12％；
[0087]
al：0.02％；
[0088]
cr：1.50％；
[0089]
ni：0.30％；
[0090]
cu：0.40％；
[0091]
zr ti：0.03％；
[0092]
re：0.055％；
[0093]
p:≤0.015％，s:≤0.008％，其余为fe及不可避免的杂质。
[0094]
耐腐蚀低碳高强度钢的生产方式为：tmcp 正火。
[0095]
实施例6
[0096]
性能测试
[0097]
本实施例对实施例1所制造的耐腐蚀低合金高强度钢进行测试，其中， 抗拉强度400～500mpa，断后伸长率≥30％，-40℃低温韧性≥300j，具有优异 的力学性能。re的添加可以球化细化并改性钢中夹杂物，本发明涉及的耐 腐蚀低合金高强度钢添加re，钢中形成了rexzryoz-re2o2s和 rexzryoz-re2o2s-tin两种复杂成分的夹杂物如图1所示。通过与其他相似 成分的钢种进行耐海水腐蚀性测试，本发明涉及的耐海水腐蚀低合金高强度 钢的耐海水腐蚀性更优异如图2所示。
[0098]
传统al脱氧钢形成的al2o3等夹杂物硬度高、尺寸大容易导致与铁基体之 间形成缝隙而加速钢的局部腐蚀速率。本发明的独特之处为采用ti zr复合脱 氧和稀土处理对钢中的夹杂物进行改性，从而降低材料的局部腐蚀倾向性， 从而提高钢的耐海水腐蚀性能。如表1所示，本发明涉及的耐海水腐蚀低合 金高强度钢具有更低的腐蚀速率，耐海水腐蚀性更优异。
[0099]
表1本发明实施例1与传统钢材料的腐蚀速率对比
[0100][0101]
从表1中可以看出，本发明的耐腐蚀低合金高强度钢(zr-ti-re稀土钢) 腐蚀电流密度最低(5.102
×
10-6a/cm2)，耐腐蚀性最好。
[0102]
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在 不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。