[发明专利]一种高强度易成型耐大气腐蚀钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢。

背景技术

随着集装箱业的不断发展，集装箱制造厂家采用了高强度钢(屈服强度≥550MPa、抗拉强度≥600MPa)制作出口欧、美、加的集装箱半挂车，以降低箱体自重，增强抗冲击性能，提高装载重量。目前所用高强度钢种都不具有耐候性，在强度增加，箱体厚度减薄的同时，会产生箱体在厚度减薄的情况下使用寿命降低的负面效应。

为了显著提高钢的耐大气腐蚀性能，一般地采用在钢中添加一定量的Cu、P等合金元素，如美国研制的高磷、铜加镍、铬耐大气腐蚀钢COR-TENA(ASTM A242)系列，其主要化学成分按重量百分比为：C≤0.12％，Mn：0.20～0.50％，Si：0.25～0.75％，Cu：0.25～0.60％，S≤0.04％，P≤0.07～0.15％，Cr：0.30～1.25％，Ni≤0.65％，余为Fe。该耐大气腐蚀钢的屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥490MPa。另外还研制了以Cr、Mn、Cu为主的COR-TENB(ASTM A588)系列耐大气腐蚀钢及改良型COR-TEN B耐大气腐蚀钢，即COR-TEN B-QT 70(ASTM A852)，该钢碳含量为0.12～0.20％。

在本发明申请之前，公开号CN 1800428A的《一种经济型耐候钢》专利，其成份设计在常规元素的基础上，加入了耐大气腐蚀元素Cu和P。虽然该钢考虑了使用环境的要求，但对强度级别的要求较低，屈服强度仅有345MPa。对于目前对钢铁材料高强度级别的要求来说，该钢的强度级别偏低，使得其应用也存在很大的局限性。

另一项美国专利号为US6,315,946的专利，介绍一种超低碳贝氏体耐大气腐蚀钢(Ultra low carbon bainitic weathering steel)，其化学成分按重量百分比为：C：0.015～0.035％；Cu：0.20～0.40％；Cr：0.40～0.70％；Ni：0.20～0.50％；Ti：0.02～0.05％；Nb：0.03～0.06％；B：0.0015～0.003％；Mn≤2.0％；P≤0.012％；S≤0.005％；Si≤0.40％；Mo≤0.50％；V≤0.10％；Al≤0.03％；N≤0.006％；余为Fe和微量杂质。经控轧控冷后屈服强度仅≥450MPa，而且该专利公开文件中并没有公开一种钢成分中含Mo的具体方案。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种低碳-锰为基的Cu-Cr-Ni-Nb系列的高强度易成型耐大气腐蚀钢，该钢的屈服强度(ReL)≥550MPa、抗拉强度(Rm)≥650MPa，延伸率(A)≥18％，其耐蚀性能与以前集装箱用SPA-H钢相当，并具有优良的焊接性能、冷弯成型性能及低温冲击韧性。

为实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种高强度易成型耐大气腐蚀钢，由下述重量百分比的成分组成：C：0.04～0.09％、Si：0.10～0.50％、Mn：1.20～1.70％、P：≤0.020％、S：≤0.010％、Cu：0.20～0.60％、Cr：0.40～0.80％、Ni：0.20～0.50％、Nb：0.03～0.07％，还含有下述成分的一种或多种：Mo：≤0.20％、Ti：≤0.03％、Als：≤0.035％，余量为Fe及不可避免的杂质。

上述成分中，优选采用下述重量百分比：

C：0.06～0.09％；

Mn：1.30～1.60％；

Cu+Cr+Ni：0.9％＜Cu+Cr+Ni＜1.6％；

Ni/Cu的重量比为：0.80～1.20；

Nb：0.04～0.07％。

上述成分中，还可以优选下述重量百分比：C：0.04～0.07％；Si：0.20～0.40％；Mn：1.50～1.70％；P：≤0.020％；S：≤0.010％；Cu：0.30～0.40％；Cr：0.50～0.70％；Ni：0.30～0.40％；Nb：0.05～0.06％。

为提高钢材的低温韧性，还可以按吨钢≤200克喂入RE丝或吨钢500～800克喂入Ca-Si丝进行处理。

本发明主要合金元素含量的设定是基于以下原理：

本发明的碳(C)含量为0.04～0.09％，碳是钢中不可缺少的提高钢材强度的元素之一，如果溶入基体，能够起到固溶强化的作用，增加碳含量会促进形成碳化物及马氏体。为了保证高韧性、优良的冷成型性和焊接性能，将碳含量限制在0.09％以下，既可提高钢的强度又适合生产操作。