专利名称：：一种耐缝隙腐蚀钢的制作方法
技术领域：
：本发明属于金属材料领域，特别涉及到一种耐缝隙腐蚀钢，主要适用于散热器部件的制作。
背景技术：
：目前，我国散热器所采用的材质主要包括铸铁、钢铜合金、铝合金、不锈钢、钢铝合金等。其中，铸铁散热器占市场份额的50%以上，钢质散热器的市场份额尚不足30%，钢种主要为Q235。铸铁散热器的最大优点是耐腐蚀，但生产能耗大、环境污染严重、重量高、外观质量差、承压能力低，生产技术落后，内腔粘沙，不符合节能、环保的要求，已被列为我国现时期正在逐步取缔的产品。早在1900年，美国人Buck根据铜锈防腐蚀的现象，通过一系列的研究实验证实，在钢中加入少量的铜对减轻腐蚀是非常有效的方法，该研究成果在1933年被美国U.S.Steel公司开发成了世界上最早的低合金耐蚀钢(COR-TEN)。后来的实验研究发现，P与Cu共存可进一步提高钢的耐蚀性。当前钢制散热器作为建设中推荐使用的换代产品，具有重量轻、外观美、生产能耗小的优势，在我国正处于蓬勃发展阶段，但产品质量、产能、管理水平、新品开发、科技含量、市场渠道等方面，与国外有显著的差距。目前，我国暖散热器产量已达5亿片，存在的主要问题是采暖系统不规范、致使钢材腐蚀，使用寿命短。行业调查结果表明，质量问题不在散热器材质本身，而在于供暖系统的水质，称为"被动防蚀"。城市以集中供热为主，供暖所需的热媒水是经换热器制备的，锅炉本体的除氧可以做到，而锅炉后的供暖系统的用水要求除氧是难以实现，国外采暖系统大量使用带有阻氧层的除氧器，供水标准规定除氧器的氧渗透率低于O.lmg/(L/天)，而国内采暖系统基本上不设置阻氧层，氧渗透率达到5.3mg/(L/天)，为国外的53倍。为此，生产企业推出了三种类型的钢制散热器MS——标准系列，无防腐措施，适用于较为规范的采暖系统(无腐蚀系统)，如欧式小型壁挂式燃气炉家庭供热系统和中大型无漏水的、用隔膜膨胀水箱的全封闭采暖系统；MS-A——带阳极保护系列，有防腐措施，但不彻底，适用于存在轻微腐蚀的系统，如存在少量失水的大型有压锅炉供暖系统等；MS-I——超级防腐系列、TP图谱系列——不锈钢材质，从根本上解决了腐蚀问题(但价格较高)，适用于腐蚀严重的系统，如无压锅炉供热系统、发电厂或其他冷却水、地下温泉等直接入户的供暖系统。为了重点发展节能节材、安全可靠的轻型散热器。首当其冲的是解决散热器的防腐工艺。目前，我国钢制散热器焯管用材采用Q195钢，片头用材采用08A1和Stl2钢，部分生产厂家还用过美国1006钢，日本SS330和SPHC钢及德国的Stl2和日本的SPCC钢。可见，开发一种新型耐腐蚀采暖散热器用钢是十分必要的，以"主动防腐"根本上解决散热器使用寿命短的问题，而且也完全符合国家经济发展及节能环保产业政策指导的要求。本发明的目的在于提供一种节能环保、成本低、产品质量稳定、抗腐蚀性能好、使用寿命长的耐缝隙腐蚀钢。根据上述目的，本发明整体的技术方案为本发明的设计原理是通过在理论上系统分析钢中P、C、Ti、Mn、B等元素对耐蚀钢性能的影响，同时兼顾生产成本及工艺，对这种新型耐蚀钢的化学成分进行优化设计，并提出相应的生产方法，由此可获得一种成本低、产品质量稳定、抗腐蚀性能好、使用寿命长的采暖散热器用耐腐蚀钢产品，并完全可满足用户要求。该钢种成分特点是(1)碳含量尽可能含低；(2)硅含量低；(3)精炼采用硼微合金化技术；(4)钢水经TiCa处理纯净化；(5)尽量降低氮含量。根据上述目的和整体的技术方案，本发明具体技术方案为本发明的采暖散热器用钢的化学组成成分(重量％)为C《0.06%，Si《0.1%，Mn《0.30o/o，P0.050.l()o/o，S《0.01%，Cu0.20.5。/o，B0.0010.005%，Cr0.30.6%，余为Fe。经TiCa处理钢液，该钢的抗拉强度Rm为350450MPa，屈服强度Rel为250320MPa，伸长率A为38%43%，本发明钢与Q235钢相比，相对腐蚀率不高于Q235钢的50%,同等使用环境下寿命可提高1.0倍。本发明所述的耐蚀钢具有铁素体+珠光体组织，允许有少量的中温转变组织，晶粒度低于9级。该钢耐蚀性的检验方法采用沟状腐蚀实验和缝隙腐蚀实验进行测定，沟状腐蚀实验中，将钢样浸入O.5mol/1Na2S04，PH=3的溶液中，常温下144小时后测定腐蚀失重率；缝隙腐蚀实验中，将有人工缝隙的钢样浸入10%FeCl36H20溶液中，144小时后测定腐蚀失重率。上述化学成分依据为C:碳是强化钢板的有效元素，但是随着碳含量的增加，缺口韧性降低，而HAZ(热影响区)硬度提高，并且钢的延伸率随之下降，当碳含量偏高时，在快速加热和冷却的半平衡状态下(如焊接)会发生局部包晶反应，P、S很容易偏析到奥氏体晶界。因此对含P高的钢，降低碳含量是改善缺口韧性、焊接性以及冲压性最有效的办法之一，因此本发明钢将碳含量控制在0.06%以下。Si:硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，硅含量增加，会降低钢的焊接性能，而本发明所述的耐蚀钢要求具有较低的强度和良好的可焊性能，因此，将硅含量设定为O.10%以下。Mn:锰加入钢中的主要作用为固溶强化提高钢的强度，而在耐蚀钢中Mn的作用是有害的，因为其易于形成MnS对耐蚀危害较大。考虑到最终用户需冲压加工成型，就必须在耐蚀的前提下兼顾钢的强度和塑韧性，因此本发明钢的Mn需控制在0.30%以下。P:提高P含量对改善处于潮湿环境中的钢板耐蚀性是非常有效的，但是加入过量的磷会降低缺口韧性和焊接性能。当P含量由0.01%提高到0.08%时，钢板经五年大气暴露后，重量损失由160mg/cr^减少至90mg/cm2，而P含量超过0.08%后重量损失随P含量的增加而减少是轻微的，因此本发明钢的P含量控制在0.050.10%。S:硫是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以要求硫含量小于0.01%。Cu:铜能提高钢的耐腐蚀性，同时有固溶强化作用，提高了屈服极限，但钢的朔性、韧性下降，当钢中铜含量过高时，使钢件在热加工时表面容易产生裂纹。为此，本发明钢中的铜含量被设计为0.20.5°/。。B:钢中加入微量B元素可以有效的防止P在晶界偏析，对改善冲压加工性能和减少铸坯纵裂纹有一定积极的作用，并且为了保证钢的低屈服强度和较高的伸长率，希望通过加入微量的B抑制奥氏体向铁素体转变过程铁素体的形核，促进铁素体晶粒长大。本发明钢设计B含量在0.0010.005%。Cr:提高钢的强度、淬透性和细化晶粒，具有提高韧性和耐腐蚀性的作用，与P、Cu配合能进一步提高抗腐蚀性，本发明钢设计Cr含量在0.30.6%。本发明采用与现有技术相似的制备方法，既可采用常规转炉(或电炉)炼钢+LF精炼+板坯连铸+轧制工艺，也可采用转炉(或电炉)炼钢+LF精炼+薄板坯连铸连轧生产工艺。在整个生产工艺流程中，从成分控制到连铸、热轧、巻取、平整的每一工序都影响热轧板巻的最终性能。本发明与现有技术相比具有节能环保、成本低、产品质量稳定、腐蚀性能好、使用寿命长的优点。上述优点具体为抗拉强度K为350450MPa，屈服强度R^为250320MPa，伸长率A为38%43%，本发明钢与Q235钢相比，相对腐蚀率不高于Q235钢的50。/。，同等使用环境下寿命可提高1.0倍。具体实施例方式采用本发明所述的化学成分，制备了5批耐缝隙腐蚀钢，经冶炼后，铸坯加热至115(TC，轧制成3mm厚钢带，从钢带边部至中间部位截取若干试样进行分析，其化学成分和机械性能分别如表1和表2所示。其中表1、表2和表3依次为本发明钢与现有技术所生产的对比钢的化学成分、力学性能和加速腐蚀试验结果，1-5#为本发明钢，6-7tt为现有技术所产对比钢。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>将本发明所述的散热器用钢按照《TB/T2375-1993铁道用耐候钢周期浸润腐蚀试验方法》中规定的方法加工成标准试样，并与Q235钢对比，进行了72小时和144小时周期浸润试验，试验结果如表3所示。表3本发明钢与现有技术所产对比钢带加速腐蚀试验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>可见，本发明钢72小时相对腐蚀率均在50%以下，说明本发明钢的耐腐蚀性比Q235好。权利要求1、一种耐缝隙腐蚀钢，其特征在于该钢的化学组成成分(重量％)C≤0.06％，Si≤0.1％，Mn≤0.30％，P0.05～0.10％，S≤0.01％，Cu0.2～0.5％，B0.001～0.005％，Cr0.3～0.6％，余为Fe。2、根据权利要求1所述的耐缝隙腐蚀钢，其特征在于该钢的抗拉强度Rm为350450MPa，屈服强度Rd为250320MPa，延伸率A为38%43%，本发明钢与Q235钢相比，相对腐蚀率不高于Q235钢的50%，同等使用环境下寿命可提高1.0倍。3、根据权利要求1所述的耐缝隙腐蚀钢，其特征在于该钢具有铁素体+珠光体组织，包含痕迹中温转变组织，晶粒度低于9级。4、根据权利要求1所述的耐蚀钢，其特征在于该钢耐蚀性的检验方法采用沟状腐蚀实验和缝隙腐蚀实验进行测定，沟状腐蚀实验中，将钢样浸入0.511101/1Na2S04，PH二3的溶液中，常温下144小时后测定腐蚀失重率；缝隙腐蚀实验中，将有人工缝隙的钢样浸入10%FeCl3，6H2O溶液中，144小时后测定腐蚀失重率。全文摘要本发明属于金属材料领域，涉及到一种耐缝隙腐蚀钢，主要适用于散热器部件的制作。该钢的化学组成成分(重量％)为C≤0.06％，Si≤0.1％，Mn≤0.30％，P0.05～0.10％，S≤0.01％，Cu0.2～0.5％，B0.001～0.005％，Cr0.3～0.6％，余为Fe。本发明与现有技术相比具有节能环保、成本低、产品质量稳定、抗腐蚀性能好、使用寿命长的优点。上述优点具体为抗拉强度R<sub>m</sub>为350～450MPa，屈服强度R<sub>el</sub>为250～320MPa，伸长率A为38％～43％，本发明钢与Q235钢相比，相对腐蚀率不高于Q235钢的50％，同等使用环境下寿命可提高1.0倍。文档编号C22C38/32GK101654762SQ20091009156公开日2010年2月24日申请日期2009年8月28日优先权日2009年8月28日发明者仇圣桃,刘家琪,卢军辉,慧张,张志东,张成武,朴峰云申请人:钢铁研究总院;通化钢铁股份有限公司