一种经济型690MPa级低合金耐蚀耐火钢

一种经济型690mpa级低合金耐蚀耐火钢
技术领域
1.本发明涉及低合金钢领域，具体涉及一种经济型690mpa级低合金耐蚀耐火钢。


背景技术：

2.钢铁材料广泛地应用在航空航天、桥梁、汽车、轮船等领域，暴露在户外的钢结构件在大气环境中普遍会发生大气腐蚀。腐蚀不仅是安全问题，生态文明问题，还是经济问题。据统计，我国腐蚀总成本约占当年gdp的3％～4％。大气腐蚀是在金属腐蚀中数量最多、覆盖面最广、破坏性最大的一种腐蚀。因此，对耐候钢的研发意义重大。腐蚀是材料和环境共同作用的结果，在环境因素无法改变的前提下，只能通过改变材料的成分、组织和结构，提高材料的耐蚀性。耐候钢，即低合金耐大气腐蚀钢，是在低碳钢的基础上通过添加少量合金元素cu,cr,ni,p,mn,sn等来提高其耐大气腐蚀性能。目前，由于耐候钢的应用领域不断扩大，需要开发出更多种类的耐候钢，以满足长期使用的需要。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种经济型690mpa级低合金耐蚀耐火钢，通过成分设计与优化，获得具有优良耐大气腐蚀性能的低合金钢。
4.本发明的技术方案是：
5.一种经济型690mpa级低合金耐蚀耐火钢，包括以下质量百分比的化学成分：c：≤0.1％；si：0.1～0.3％；mn：0.6～1.7％；p：≤0.03％；s：≤0.002％；nb：0.01～0.06％；v：0.01～0.08％；ti：≤0.02％；mo：≤0.5％；cr：0.1～0.5％；ni：0.2～0.5％；cu：0.2～0.5％；b：0～0.003％；als＜0.02％，余量为fe。
6.所述的经济型690mpa级低合金耐蚀耐火钢，包括以下质量百分比的化学成分：c：0.05～0.08％；si：0.15～0.30％；mn：1.0～1.6％；p：0.015～0.025％；s：≤0.002％；nb：0.02～0.055％；v：0.04～0.06％；ti：0.01～0.02％；mo：0.15～0.45％；cr：0.25～0.45％；ni：0.3～0.4％；cu：0.2～0.4％；b：0.001～0.003％；als＜0.01％，余量为fe。
7.所述的经济型690mpa级低合金耐蚀耐火钢的用途，690mpa级低合金耐蚀耐火钢应用于建筑、桥梁施工或者车辆制作领域，在炎热潮湿地区裸露使用或者涂装使用。
8.所述的经济型690mpa级低合金耐蚀耐火钢的用途，690mpa级低合金耐蚀耐火钢相比于普通q690钢，其腐蚀速率降低5％～10％。
9.本发明的优点及有益效果是：
10.1、本发明提供了一种全新成分的690mpa级低合金耐蚀耐火钢，相比于普通q690钢，其腐蚀速率降低了5％～10％，实现了优良的耐大气腐蚀性能。
11.2、本发明的耐候钢可在炎热潮湿环境地区裸露或者轻涂装使用，后期维护成本少，产品寿命长，全周期使用成本会降低。
12.3、本发明可广泛地应用与建筑、桥梁施工或者车辆制作领域，具有良好的应用价值。
附图说明
13.图1实施例(q690
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1和q690
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2)和对比例(q690)的平均腐蚀速率曲线。其中，横坐标time代表腐蚀试验时长(h)，纵坐标corrosion rate代表腐蚀速率(mm/a)。
具体实施方式
14.在具体实施过程中，本发明一种690mpa级低合金耐蚀耐火钢，包括以下质量百分比的化学成分：c：≤0.1％；si：0.1～0.3％；mn：0.6～1.7％；p：≤0.03％；s：≤0.002％；nb：0.01～0.06％；v：0.01～0.08％；ti：≤0.02％；mo：≤0.5％；cr：0.1～0.5％；ni：0.2～0.5％；cu：0.2～0.5％；b：0～0.003％；als＜0.02％，余量为fe。
15.优选的，上述690mpa级低合金耐蚀耐火钢包括以下质量百分比的化学成分：c：0.05～0.08％；si：0.15～0.30％；mn：1.0～1.6％；p：0.015～0.025％；s：≤0.002％；nb：0.02～0.055％；v：0.04～0.06％；ti：0.01～0.02％；mo：0.15～0.45％；cr：0.25～0.45％；ni：0.3～0.4％；cu：0.2～0.4％；b：0.001～0.003％；als＜0.01％，余量为fe。
16.上述690mpa级低合金耐蚀耐火钢中，c是钢中有效的强化元素，提高c含量有利于提高强度，但是过高的碳含量会析出碳化物颗粒，降低塑性和韧性。同时过高的碳含量还影响钢的焊接和冲压等性能。因此，本发明设计c≤0.1％，优选的c：0.05～0.08％。
17.上述690mpa级低合金耐蚀耐火钢中，在钢铁冶金上，si可以起到和p相似的作用，都能缩小γ相区，形成γ相圈，对铁素体的固溶强化作用仅次于p。si还能提高钢的电阻率，增强钢在自然条件下的耐蚀性。与其他合金元素(如：cu，cr，p，ni等)协同改善钢的耐蚀性，但是过高的si的含量过高会使轧制时除磷困难，还会导致焊接性能下降。因此，本发明设计si：0.1～0.3％，优选的si：0.15～0.30％。
18.上述690mpa级低合金耐蚀耐火钢中，mn具有较强的固溶强化作用，能显著降低钢的相变温度，细化钢的显微组织，是重要的强韧化元素，同时较多的学者认为mn能提高钢在海洋大气的耐蚀性，在锈层中以mnfe2o4的形式存在。但是过多的mn使铸造过程中容易产生铸坯裂纹，同时还会降低钢的焊接性能。因此，本发明涉及mn：0.6～1.7％，优选的mn：1.0～1.6％。
19.上述690mpa级低合金耐蚀耐火钢中，适当的p含量可显著提高钢的耐大气腐蚀性能，当p和cu联合加入钢时，呈现出更好的协同耐候效应。但p含量过高会显著降低钢的塑性及低温韧性。因此，本发明设计p：≤0.03％，优选的p：0.015～0.025％。
20.上述690mpa级低合金耐蚀耐火钢中，s是不良耐候性元素，作为残余元素其含量被控制在0.04％以下。因此，本发明设计s：≤0.002％。
21.上述690mpa级低合金耐蚀耐火钢中，nb既是一种强铁素体形成元素，又是强碳氮化物，在长时间受热时又易于形成金属化合物，起到强化力学性能，细化晶粒的作用。在耐高温的用途中，nb可代替部分mo，降低成本。因此，本发明设计nb：0.01～0.06％，优选的nb：0.02～0.055％。
22.上述690mpa级低合金耐蚀耐火钢中，v在钢中的主要作用是细化晶粒，提高晶粒粗化温度，降低钢的过热敏感性，提高钢的强度和韧性。高温下，钒的添加对抗氢腐蚀(脱碳和催化)是有益的，但是含量过高时，将有部分的钒溶入铁素体中降低其塑性和焊接性能。因此，本发明设计v：0.01～0.08％，优选的v：0.04～0.06％。
224s，其精度为：d＝0.1mg；
35.(ii)将试验样品放入日本电计株式会社生产的pr
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2kp恒温恒湿试验箱30分钟预湿，试验箱内温度为35℃，相对湿度为90％；
36.(iii)将试验样品取出恒温恒湿试验箱，并往其表面按40μl/cm2滴加腐蚀模拟液，使其铺展均匀，其中本试验所用腐蚀模拟液为模拟海洋环境浓度3wt％的nacl水溶液，所需时间约10分钟；
37.(iv)再次将试验样品放回试验箱344分钟，即保证第一阶段总时间为6.4小时，此过程模拟高温高湿环境；
38.(v)通过程序设定，将恒温恒湿试验箱温度控制在40℃，相对湿度为40％，持续时间为1.6小时，此过程模拟干燥环境。以上总时间为8个小时代表一个试验周期，湿干模拟时间比为4:1，模拟相对湿度为80％的南海海洋大气腐蚀环境。
39.(vi)每3个试验周期，即24小时后，将样品取出用蒸馏水洗盐以避免盐粒在样品表面聚集，待样品表面干燥后重复第(iii)、(iv)和第(v)步，直到设定的干湿交替周期。试验周期为30天，共720小时，腐蚀失重测量的时间为：120小时、240小时、360小时、480小时、600小时和720小时，共6次测量。
40.通过三样品单位面积腐蚀失重求得平均腐蚀速率，进而求得实施例相对比对比例的腐蚀速率减少量。
41.表1三种高强钢化学成分(wt.％，fe余量)
[0042][0043]
如图1所示，从实施例(q690
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1和q690
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2)和对比例(q690)的平均腐蚀速率曲线可以看出，三种钢的腐蚀速率均呈现出先增大后减小的趋势：前240h，q690
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1钢腐蚀最快，q690
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2次之，q690钢腐蚀最慢；但是360h之后，q690
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2钢的腐蚀速率迅速减小，腐蚀速率明显小于其他两种钢，耐大气腐蚀性能最佳。
[0044]
综上所述，本发明的690mpa级低合金耐蚀耐火钢相比于普通q690钢，其腐蚀速率降低了5％～10％，可以实现优良的耐大气腐蚀性能，产品可在炎热潮湿地区裸露使用，减少涂装成本，减少环境污染，可用于建筑、桥梁施工或者车辆制作领域，具有良好的应用前景。