一种低成本耐海洋环境腐蚀用钢及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢材领域，具体是指一种经济型耐海洋环境用钢及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 具有优良的机械性能和较低价格的碳钢及低合金钢是常用的结构材料，但在大气 中会生镑，耐海洋环境用钢是绿色环保、资源节约型、环境友好型的产品。因此多年来国内 外进行了大量研究工作，提高钢在大气中的耐腐蚀性，同时保证钢材具有良好的机械性能， 也取得很多成果；1、基本上采用的是通过在钢水中添加少量化、P、Ni、化、Mo、Ti等多种耐 腐蚀元素，使其在金属基体表面上形成保护层，W提高耐大气腐蚀性能；耐腐蚀钢的合金成 本远高于普通碳钢，难W满足中、低层次消费者的需要。2、磯是易偏聚元素，影响钢的焊接 性，降低钢的初性，因此对于有低温初性用途要求的耐海洋环境腐蚀用钢，基本将磯作为杂 质元素控制。送增加了生产过程成本。
[0003]本发明之前，与本发明接近的相关文献有：对比文献1，申请(专利）号：CN201010137072. 2 "低成本耐海水腐蚀钢"。该发明钢基本上将磯作为杂质元素，通过控制 钢的氧含量0 ;〇. 0040%~0. 0100%，提高钢耐腐蚀性，但没有涉及钢的生产控制。从相关资 料可W发现，氧容易与铅生成Al2〇3夹杂物，使钢的耐腐蚀性能变差。另外对比文献1是将 氧控制在0. 0040%~0. 0100%范围，而冶炼过程中转炉冶炼后的出钢过程，钢水经过中间包 及德铸过程诸多环节影响，难W稳定控制在要求的范围。
[0004] 对比文献2,申请(专利）号：CN201110456872. 5 "-种全候型低成本耐候钢"。该 发明钢是通过化，Mn,P等合金化，一方面合金成本高，另外，较高的C、Mn含量也会加剧磯 的偏析，降低钢耐腐蚀性及低温初性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种低成本耐海洋环境腐蚀用钢及其制备方法，主要解决现 有耐海洋环境腐蚀钢多采用高合金导致成本过高的技术问题。本发明的思路是在一般碳钢 成分基础上进行化学成分的优化，并结合社制工艺方法联合措施，减少磯元素在组织中的 偏析程度，控制材料显微组织中珠光体的含量，W提高钢的耐海洋环境腐蚀性能、低温冲击 初性。
[0006] -种低成本耐海洋环境腐蚀用钢，其特征是化学成分的重量百分比为；C 0. 05%-0. 08%，Si0. 1%-0. 3%，Mn0. 20%-0. 45%，S《0. 005%，0《0. 004%，P0. 06-0. 12% ;其 余为铁和残余的微量杂质。
[0007] 为了降低生产成本，不添加化、化、Ni、V、Mo等合金元素，而是在一般碳钢的基础 上，采用低碳、低硫、添加一定量的磯，通过热社工艺控制，得到W铁素体为主，极少量珠光 体的显微组织。W达到提高材料耐海洋环境腐蚀性能、焊接性、冲击初性的目的。本发明采 用低碳、低硫、添加一定量的磯，W及控制显维组织，是基于W下原理： C含量增加可W使钢的强度提高，但会使塑性降低；因此在保证强度前提下，尽量降低 C含量，并将之控制在较小的波动范围。Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，增加其含量可W提高 耐点蚀能力，且Mn能提高钢对海洋大气的耐蚀性。但较高的C、Mn含量会加剧磯的偏析。 [000引P的耐大气腐蚀作用机理；P是阳极去极化剂。在电解质溶液中，加速钢的均匀溶 解和化2+的氧化速度，有助于在钢的表面形成均匀的轩铁矿（Q-FeOOH)镑层，促使生成非 晶态居基氧化铁质薄膜，从而具有耐腐蚀性能。
[0009]P是赋予钢W耐候性的元素，但P是易偏聚元素，P元素偏聚对耐海洋环境用钢耐 腐蚀性能有重要影响，随着P元素偏聚的增加，钢的耐腐蚀性能降低。P是常规钢中有害元 素，经研究发现，P对钢的有害作用与钢中的C含量有关，降低钢中的C含量可W防止含P钢 的冷脆倾向。P同时也是提高钢强度的元素，P提高可W弥补发明钢因碳降低引起的强度损 失，保证钢的强度性能。用好P元素是本发明的一个创新点。
[0010] 由于S在钢中易形成MnS夹杂物与偏析，影响钢耐海洋环境腐蚀性能，S含量控制 在较低范围。
[0011] 对于铁素体和珠光体钢，显微组织为铁素体和主要分布在晶界上的珠光体（铁素 体与渗碳体组成的片层）组织。由于晶界处能量高，刃型位错和空位聚集于晶界，溶质原 子、杂质原子容易在晶界偏析，送些因素导致了晶界原子排列混乱且疏松，易于0等原子的 扩散，使腐蚀易于发生。最先腐蚀也会在珠光体表面发生，送主要是由于渗碳体电位高，是 微电池的阴极相，而铁素体为阳极相，二者形态上层状交替分布，在腐蚀过程中正好起到了 电偶腐蚀作用，在铁素体和渗碳体之间形成电偶电流，加速了珠光体局域的腐蚀速度。因此 降低组织中的珠光体含量，能增加耐腐蚀性能。
[0012] 为了减少磯元素在组织中的偏析程度，W及控制材料显微组织中珠光体的含量， 本发明钢的制造，是通过对常规转炉生产的板昆，采用W下热社工艺实现： 加热后板昆出炉温度；1200°c~1230°C，板昆在炉时间；180min~200min，加热好的板 昆出炉后经粗社机组、精社机组社制，进行层流快速冷却后，由卷取机卷成钢卷。控社温度： 粗社出口温度104(TC~107(TC。终社温度设定为86(TC~89(TC，卷取温度56(TC~59(TC。
[0013] 采用本发明具有W下优点和效果：本发明钢成本低，生产工艺简单，国内大多钢厂 炼钢热社生产线设备可直接应用。通过对Q235钢成分微调和社制工艺的控制，获得了良好 的热社板冲击初性，对本发明制造的产品进行拉伸性能、常温、(TC、-2(TC冲击实验，强度达 380MPaW上，-2(TC冲击功值达120JW上。同试验时间条件下，本发明钢与09CuPCrNi耐 盐雾腐蚀性相近，具有良好的耐海洋环境腐蚀性能。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明钢盐雾腐蚀21天的镑层宏观形貌特征。
[0015] 图2为传统Q235盐雾腐蚀21天的镑层宏观形貌特征。
[0016] 图3为对比实验的极化曲线。
[0017] 图4为本发明钢显微组织图片。
[0018] 图5为传统Q235产品显微组织图片。
【具体实施方式】
[0019] 按照本发明提供的方案和工艺，进行生产制造，具体化学成分见表1 ;工艺参数见 表2。
[0020] 对本发明制造的产品进行拉伸性能、常温、(TC、-2(TC冲击实验，强度达380MPaW 上，-20°C冲击功值达120JW上。实物性能结果见表3。
[0021] 对本发明生产的产品，进行实验室模拟海洋环境大气加速腐蚀试验。实验依据国 家标准GB/T10125-1997-人造气氛腐蚀试验一盐雾试验，实验溶液为5%中性化Cl溶液， 抑；6. 5~7. 2。试验周期为；7天、14天、21天和37. 5天。为了对比，本发明还将对比钢 Q235、09化P化Ni样品同时进行了上述环境中的加速腐蚀试验。试验结果见表4。结果表 明，本发明钢耐腐蚀性与Q235、09化P化Ni耐腐蚀性比较，同试验时间条件下，本发明钢与 09化P化Ni接近，比Q235耐腐蚀性好。参见图1、2,从腐蚀表面宏观形貌特征看，本发明钢 表面形成的镑层较Q235B钢致密性好。进行邸D谱分析，本发明钢镑层Wa-FeOOH和化3〇4 为主，少量的Y-FeOOH,本发明钢镑层中a-FeOOH含量比Q235B高。
[002引参考国家标准GB/T4334. 9,实验溶液为3. 5%中性化Cl溶液，对本发明，W及对比 钢Q235、09化P化Ni样品，同时进行了电化学腐蚀极化曲线的测试，参见图3,用于确定各试 样的点腐蚀倾向大小。表5为裸钢在3. 5%NaCl溶液中的自腐蚀电位及自腐蚀电流密度。本 发明可减少磯元素在组织中的偏析程度，控制材料显微组织中珠光体的含量，参见图4、5。 结果表明，本发明钢与09化P化Ni钢较Q235钢有更高的抗点腐蚀性能。
[0023] 由此可见，本发明的实物强度和Q235相当，但产品具有较好的耐腐蚀性能和低温 冲击初性。
[0024] 表1本发明实施例的化学成分（wt%);其余为铁和残余的微量杂质。
[00巧]表2本发明实施例热社工艺参数
表3本发明实施例性能
【主权项】
1. 一种低成本耐海洋环境腐蚀用钢，其特征是化学成分的重量百分比为：C 0? 05%-0. 08%，Si0? 1%-0. 3%，Mn0? 20%-0. 45%，S彡 0? 005%，O彡 0? 004%，P0? 06-0. 12% ;其 余为铁和残余的微量杂质。2. -种制备权利要求1所述低成本耐海洋环境腐蚀用钢的方法，其特征是根据化学成 分通过常规转炉生产板坯，采用以下热轧工艺：加热后板坯出炉温度 ：1200°C~1230°C，板 坯在炉时间：180min~200min，加热好的板坯出炉后经粗轧机组、精轧机组轧制，进行层流 快速冷却后，由卷取机卷成钢卷。3. 根据权利要求2所述的一种制备权利要求1所述低成本耐海洋环境腐蚀用钢的方 法，其特征是粗轧出口温度为1040°C~1070°C，终轧温度为860°C~890°C，卷取温度为 560。。~590。。。
【专利摘要】本发明涉及钢材领域，具体是指一种经济型耐海洋环境用钢及其制备方法。主要解决现有耐海洋环境腐蚀钢多采用高合金导致成本过高的技术问题。本发明技术方案：一种低成本耐海洋环境腐蚀用钢，其特征是化学成分的重量百分比为：C0.05%-0.08%，Si0.1%-0.3%，Mn0.20%-0.45%，S≤0.005%，O≤0.004%，P0.06-0.12%；其余为铁和残余的微量杂质。本发明主要用于室外沿海钢结构。
【IPC分类】C22C38/04, C21D8/02
【公开号】CN105220063
【申请号】CN201410286562
【发明人】万兰凤
【申请人】上海梅山钢铁股份有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2014年6月24日