[发明专利]一种高耐蚀高强度耐候钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁材料领域，更具体地，本发明涉及一种高耐蚀高强度耐候钢及其制造方法。所述高耐蚀高强度耐候钢适合于裸装使用。

背景技术

迄今为止，国内外就高强度耐候钢(或称耐大气腐蚀钢)及其制造方法申报有多项发明专利。例如，国内主要有：

2006年公开的“具有600MPa级的低温高韧性耐大气腐蚀钢及其制造方法”(专利公开号“CN1718832A”)的专利申请(化学成分见表1)；

“一种经济型耐候钢”(专利公开号“CN1800428A”)的中国专利申请；

2005年公开的“针状组织高强度耐候钢及其制造方法”专利公开号“CN1609257A”)的授权中国专利(化学成分见表1)；

2001年公开的“耐大气腐蚀钢”(专利公开号“CN1280207A”)的中国授权专利等4项专利或专利申请技术。

国外主要有：“Thermomechanically Controlled Processed High Strength WeatheringSteel with Low Yield/Tensile Ratio”(US6056833)(化学成分见表1)及“Ultra-low CarbonBainitic Weathering Steel”(US6315946)2项。上述专利文献提供的钢种成分均源于美国最先发明的CORTEN钢系列，其成分体系属于Cu-P-Cr-Ni系或Cr-Mn-Cu系，通过辅助添加其他微量合金元素并在一定的轧制工艺条件下获得不同组织形态，从而达到所需的力学性能和耐蚀性能。

表1相关钢种的成分对比(wt％)

上述钢种均属于低合金类。在大气服役环境条件下，钢中各合金元素之间发生交互作用，在表面生成以α—FeOOH为主要成分的外锈层，其结构致密，热力学稳定，不参与钢电化学腐蚀的阴极还原过程。当锈层内铬的富集达5％左右时还会使形成的锈层具有离子选择性透过特性，使得钢的耐大气腐蚀性能得以显著提高。当暴露于一般的自然环境条件(即裸装使用)下时，耐候钢的抗大气腐蚀能力可比普通钢提高2～8倍。

但在某些腐蚀较为严酷的环境条件下，根据United States Government Guidelines，耐候钢必须经涂装后方可使用。如在空气中含盐量较高的海岸环境条件下，由于氯离子的强烈渗透性和对腐蚀产物膜的连续破坏作用，上述以Corten钢为基础而演化的耐候钢均不能形成稳定化锈层，其耐候钢表面锈层通常形成分层结构，并且在暴露一定时间后会发生严重的大面积剥落现象，难以满足耐蚀性需要。因此，上述耐候钢必须涂装后才能使用，导致使用成本增加，即，所述耐候钢不适合于裸装使用，并造成环境污染。

在我国，耐候钢主要用于铁道车辆制造领域。近年来，铁路部门对采用前述成分体系的低合金耐候钢制造的铁路货用运输车辆腐蚀状况开展了全面调查，结果表明：现有普通高强耐候钢的耐蚀性能不能满足设计使用年限25年的技术需求。研究表明采用辅助添加微合金元素并不能大幅度提高钢的耐蚀性能，而采用不锈钢又使车辆制造成本大大提高。

为提高铁道车辆的设计使用寿命，延长厂修周期，进一步提高现有铁道车辆的技术装备水平，迫切要求突破原有耐候钢的成分体系，在提高耐候钢的强度级别的同时，保证其具有更加优异的耐腐蚀性能，并可不经涂装直接应用，即，裸装使用，以降低环境污染及制造成本。本发明者通过研究，解决了上述问题，最终获得了一种高耐蚀高强度耐候钢，从而完成了本发明。

因此，本发明第一个目的在于提供一种高耐蚀高强度耐候钢，所述高耐蚀高强度耐候钢特别适合于裸装使用。

本发明第二个目的在于提供这种高耐蚀高强度耐候钢的制造方法。

发明概述

本发明一方面提供一种高耐蚀高强度耐候钢，所述耐候钢包含以下化学成分(wt％)：C：0.002-0.005、Si：0.20-0.40、Mn：0.01～0.05、P≤0.020、S≤0.008、Al：0.01-0.05、Cu：0.20-0.40、Cr：4.50-5.50、Ni：0.10-0.40、Ca：0.001-0.006、N：0.001-0.006、Ti：0.01-0.03，余量为Fe和不可避免的其他杂质元素。

上述各化学成分的作用如下所述。

C：0.002-0.005％的超低C设计在于抑制了珠光体组织及其它碳化物的形成，保证钢的显微结构为均相组织，避免了异相之间的电位差引起原电池腐蚀，提高了钢的耐蚀性能。