專利名稱：：無碳化物貝氏體耐腐蝕鋼及其制造方法
技術領域：
：本發明涉及一種低碳低合金高強度鋼材及其制造方法，具體地說是一種無碳化物貝氏體耐腐蝕鋼及其制造方法，它主要應用于海洋船舶、艦艇、海洋鉆井平臺及近海橋梁等鋼結構建設工程。技術背景海洋資源尤其是海洋能源開發及海洋運輸業的快速需求促使海洋船舶制造業、海上鉆井平臺工程建設的蓬勃發展，世界經濟的發展和貿易的增長，船舶需求量不斷上升。工程設計者及建設者們對工程建設重要材料~~^1材的性能要求越來越高，不僅要求鋼材具有良好的力學性能，還要求具有耐海水腐蝕性能。海洋鋼結構工程如果用耐海水腐蝕鋼建造，一方面可以抵抗海水侵蝕，提高工程使用壽命；另一方面，對鋼結構表面無需噴刷防腐蝕涂料，或噴刷少許涂料即可達到保護鋼結構的目的，則可大幅度降低工程建設人力、物力和財力，而且可以縮短建設工期，經濟效益和社會效益巨大。因此，本發明的目的在于提供一種能夠適于各種海洋工程建設的耐海水腐蝕鋼，滿足船舶制造、海上鉆井平臺、近海橋梁、建筑用鋼的需求。在本申請以前，中國專利申請03133270.7公布了"耐潮濕大氣腐蝕與海水腐蝕的無縫鋼管合金鋼及鋼管加工工藝方法"，其化學成分按重量百分比為C:0.06%0.10%,Si:0.20%0.50%，Mn:0.30%0.60%，Cr:0.80%1.20%，P《0.025%，S《0.015%,Mo:0.25%0.35%,A1:0.40%0.80%，余為Fe和不可避免的雜質。該項專利技術不足在于化學成分中Al含量很高，最低含量達到0.40%，給鋼水冶煉造成很大困難，不僅容易形成較大顆粒的氧化鋁夾雜，而且在澆鑄的過程中形成的氧化鋁容易堵住澆鑄水口，造成嚴重事故；另一方面，含有價格昂貴的Mo，提高了生產成本。另一項中國專利申請94115981.7公開了"適于高溫多濕環境的耐海水腐蝕鋼及其制造方法"，通過鑄造、熱軋后以32(TC/sec的冷速加速冷卻，在400t:60(TC溫度范圍停止加速冷卻，然后空冷。其不足在于微合金化元素太多，包括難于控制的元素N、REM等，冶煉過程中不易操作，難于控制其成分精度，增加了生產難度，提高了成本。成形過程中采用軋后控制冷速冷卻工藝，降低了設備利用率和生產效率，難于在實際生產過程中推廣應用。中國專利申請200610024963.0介紹了"一種抗海水和潮濕環境腐蝕鋼"，其化學成分為C:0.06%0.09%,Si:0.20%0.50o/。，Mn:0.30。/。0.40%,Cr:1.00%1.20%,Al:0.40%0.60%,Mo:0.25%0.35%,P《0.015%,S《0.010o/o,Cu《0.15%,Ni《0.20%,Ti《0.020%,Sn《0.020o/o，As《0.020%，Pb《0.00250/。，Bi《0.010%，Sb《0.004%,[N]《0.030%,[O]《0.0025%，[H]《0.00015%,余為Fe和不可避免的雜質。類似的，另一項中國專利申請200610024179.X公開了"一種耐海水腐蝕鋼及其生產方法"，該兩項耐海水腐蝕鋼專利技術的化學成分十分復雜，而且對難于控制的合金元素提出了精度要求，顯著增加了生產難度和成本。鋼中價格昂貴的合金元素Mo含量較高，是一種不經濟的鋼種，且鋼中Al含量很高，給生產該鋼種帶來很大困難，尤其是在澆鑄過程中，形成的含Al氧化物及氮化物容易堵塞澆鑄水口，造成生產事故。
發明內容本發明的目的就是針對現有技術的缺陷，提供一種無碳化物貝氏體耐腐蝕鋼及其制造方法，它克服了現有產品化學成分復雜、生產過程容難以控制、生產成本較高的不足。本發明的技術方案是這樣實現的本發明的微觀組織結構為無碳化物貝氏體，它的化學成分按重量百分比為0.004%《C《0.05%,Si:0.01%1.00%,Mn:1.70%5.50%,P《0.020%,S《0.010%，Cr:0.005%1.0%,Ni:0.005%1.0%,Cu:0.10%1.50°/o,余量為Fe。本發明較好的技術方案是化學成分滿足以下關系式-(1):3C+Cr《Mn+Si(2):0.70%《Cu+3Ni《6.50%(3):3Ni《2Cu。本發明優選的技術方案是所述的鋼的化學成分中含有Nb，按重量百分比為0.0050.12%。優選的成分范圍按重量百分比為0.00250.055%。其中所述的Si含量按重量百分比優選為0.450.75%;Mn含量按重量百分比優選為1.802.80%。本發明的制造方法是在冶煉過程采用真空系統精練鋼水，鋼坯均熱溫度為1200°C1350°C，保溫時間^3小時；軋制時，開軋溫度為11301200°C，終軋溫度為750°C880°C，軋制總壓下率》70%，終軋后澆水冷至280-580。C，然后空冷至室溫。其中澆水終冷溫度范圍優選為320400°C，然后空冷至室溫。鋼的組織結構為無碳化物貝氏體占8595°/。，塊狀鐵素體占515%。本發明冶煉過程和軋制過程的其它步驟均為現有技術。本發明鋼具有如下優點1.化學成分相對簡單，經軋制成型，生產工藝過程容易操作，成本較低，效率高，適宜規模生產。2.具有良好的抗海水腐蝕性能，用于制造海洋船舶、海上鉆井平臺、近海橋梁等鋼結構工程，可提高工程使用壽命，經濟效益和社會效益顯著。圖1為本發明鋼典型微觀組織結構，主要由無碳化物貝氏體構成。圖2本發明鋼及對比鋼模擬耐海水腐蝕實驗結果圖，標號l、2、3、4、5、6的試樣為本發明鋼，標號為11、12、13、14的試樣為對比鋼。具體實施方式以下結合實施例對本發明作進一步描述；如表1所示，按照本發明組分冶煉了6批本發明實施例鋼，與4批本申請之前已有的專利鋼進行對照。表2為生產本發明鋼的工藝過程。附圖1為本發明鋼典型微觀組織結構，主要由無碳化物貝氏體組織構成。進行耐海水腐蝕試驗時，在實驗室配制了人工海水對本發明鋼及對比鋼種進行腐蝕實驗，將試驗鋼加工成20X20X5mm的試片，表面磨光，并用同一電光天平對每塊試片進行稱重，記錄質量gl，試片未噴刷防腐涂料及油漆，將試片浸泡在人工海水中，每隔6天稱重一次，記錄每次每塊試片，記錄質量g2,g3,g4......g31,計算出失重Agl二g2—gl,Ag2-g3—g2，......，Ag30=g31—gl，以累計失重Ag為縱坐標，以實驗時間為橫坐標，作累計失重一時間圖，附圖2為本發明鋼及對比鋼在相同條件下抗海水腐蝕實驗結果，可見，本發明鋼每次累計失重均低于對比鋼種，表明本發明鋼具有良好的抗海水腐蝕性能。可見，在整個實驗過程中，本發明鋼累計失重均小于對比鋼種，表明本發明鋼具有良好的抗海水腐蝕性能。表l.本發明實施例與比較鋼化學成分<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2.生產本發明實施例鋼及比較鋼的主要工藝條件<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1、一種無碳化物貝氏體耐腐蝕鋼，其微觀組織結構為無碳化物貝氏體，它的化學成分按重量百分比為0.004％≤C≤0.05％，Si0.01％～1.00％，Mn；1.70％～5.50％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr0.005％～1.0％，Ni0.005％～1.0％，Cu0.10％～1.50％，余量為Fe。2、根據權利要求1所述的一種無碳化物貝氏體耐腐蝕鋼，其中化學成分滿足以下關系式(1):3C+Cr《Mn+Si(2):0.70%《Cu+3Ni《6.50%(3):3Ni《2Cu。3、根據權利要求1所述的一種無碳化物貝氏體耐腐蝕鋼，其中所述的鋼的化學成分中含有Nb,按重量百分比為0.0050.12%。4、根據權利要求1所述的一種無碳化物貝氏體耐腐蝕鋼，其中所述的Si含量按重量百分比為0.450.75%。5、根據權利要求1所述的一種無碳化物貝氏體耐腐蝕鋼，其中所述的Mn含量按重量百分比為1.802.80%。6、一種無碳化物貝氏體耐腐蝕鋼的制造方法，它是在冶煉過程采用真空系統精練鋼水，鋼坯均熱溫度為1200°C1350°C，保溫時間>3小時；軋制時，開軋溫度為11301200°C，終軋溫度為750°C880°C，軋制總壓下率》70%，終軋后澆水冷至280-580。C，然后空冷至室溫o7、根據權利要求6所述的一種無碳化物貝氏體耐腐蝕鋼的制造方法，其中澆水終冷溫度范圍為320400"C，然后空冷至室溫。全文摘要本發明涉及一種低碳低合金高強度鋼材及其制造方法，具體地說是一種無碳化物貝氏體耐腐蝕鋼及其制造方法，其微觀組織結構為無碳化物貝氏體，它的化學成分按重量百分比為0.004％≤C≤0.05％，Si0.01％～1.00％，Mn1.70％～5.50％，P≤0.020％，S≤0.010％，Cr0.005％～1.0％，Ni0.005％～1.0％，Cu0.10％～1.50％，余量為Fe。本發明化學成分相對簡單，經軋制成型，生產工藝過程容易操作，成本較低，效率高，適宜規模生產。本發明具有良好的抗海水腐蝕性能，用于制造海洋船舶、海上鉆井平臺、近海橋梁等鋼結構工程，可提高工程使用壽命，經濟效益和社會效益顯著。文檔編號C22C38/58GK101265555SQ200810047488公開日2008年9月17日申請日期2008年4月28日優先權日2008年4月28日發明者張光新,張政權,朱叢茂,明杜,洲桂,段東明,羅國華,陳顏堂申請人:武漢鋼鐵(集團)公司