[发明专利]无碳化物贝氏体耐腐蚀钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低碳低合金高强度钢材及其制造方法，具体地说是一种无碳化物贝氏体耐腐蚀钢及其制造方法，它主要应用于海洋船舶、舰艇、海洋钻井平台及近海桥梁等钢结构建设工程。

背景技术

海洋资源尤其是海洋能源开发及海洋运输业的快速需求促使海洋船舶制造业、海上钻井平台工程建设的蓬勃发展，世界经济的发展和贸易的增长，船舶需求量不断上升。工程设计者及建设者们对工程建设重要材料——钢材的性能要求越来越高，不仅要求钢材具有良好的力学性能，还要求具有耐海水腐蚀性能。海洋钢结构工程如果用耐海水腐蚀钢建造，一方面可以抵抗海水侵蚀，提高工程使用寿命；另一方面，对钢结构表面无需喷刷防腐蚀涂料，或喷刷少许涂料即可达到保护钢结构的目的，则可大幅度降低工程建设人力、物力和财力，而且可以缩短建设工期，经济效益和社会效益巨大。因此，本发明的目的在于提供一种能够适于各种海洋工程建设的耐海水腐蚀钢，满足船舶制造、海上钻井平台、近海桥梁、建筑用钢的需求。

在本申请以前，中国专利申请03133270.7公布了“耐潮湿大气腐蚀与海水腐蚀的无缝钢管合金钢及钢管加工工艺方法”，其化学成分按重量百分比为：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％，Al：0.40％～0.80％，余为Fe和不可避免的杂质。该项专利技术不足在于化学成分中Al含量很高，最低含量达到0.40％，给钢水冶炼造成很大困难，不仅容易形成较大颗粒的氧化铝夹杂，而且在浇铸的过程中形成的氧化铝容易堵住浇铸水口，造成严重事故；另一方面，含有价格昂贵的Mo，提高了生产成本。另一项中国专利申请94115981.7公开了“适于高温多湿环境的耐海水腐蚀钢及其制造方法”，通过铸造、热轧后以3～20℃/sec的冷速加速冷却，在400℃～600℃温度范围停止加速冷却，然后空冷。其不足在于微合金化元素太多，包括难于控制的元素N、REM等，冶炼过程中不易操作，难于控制其成分精度，增加了生产难度，提高了成本。成形过程中采用轧后控制冷速冷却工艺，降低了设备利用率和生产效率，难于在实际生产过程中推广应用。中国专利申请200610024963.0介绍了“一种抗海水和潮湿环境腐蚀钢”，其化学成分为：C：0.06％～0.09％，Si：0.20％～0.50％，Mn：0.30％～0.40％，Cr：1.00％～1.20％，Al：0.40％～0.60％，Mo：0.25％～0.35％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cu≤0.15％，Ni≤0.20％，Ti≤0.020％，Sn≤0.020％，As≤0.020％，Pb≤0.0025％，Bi≤0.010％，Sb≤0.004％，[N]≤0.030％，[O]≤0.0025％，[H]≤0.00015％，余为Fe和不可避免的杂质。类似的，另一项中国专利申请200610024179.X公开了“一种耐海水腐蚀钢及其生产方法”，该两项耐海水腐蚀钢专利技术的化学成分十分复杂，而且对难于控制的合金元素提出了精度要求，显著增加了生产难度和成本。钢中价格昂贵的合金元素Mo含量较高，是一种不经济的钢种，且钢中Al含量很高，给生产该钢种带来很大困难，尤其是在浇铸过程中，形成的含Al氧化物及氮化物容易堵塞浇铸水口，造成生产事故。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种无碳化物贝氏体耐腐蚀钢及其制造方法，它克服了现有产品化学成分复杂、生产过程容难以控制、生产成本较高的不足。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明的微观组织结构为无碳化物贝氏体，它的化学成分按重量百分比为：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％，余量为Fe。

本发明较好的技术方案是化学成分满足以下关系式：

(1)：3C+Cr≤Mn+Si

(2)：0.70％≤Cu+3Ni≤6.50％

(3)：3Ni≤2Cu。

本发明优选的技术方案是所述的钢的化学成分中含有Nb，按重量百分比为0.005～0.12％。优选的成分范围按重量百分比为0.0025～0.055％。

其中所述的Si含量按重量百分比优选为0.45～0.75％；Mn含量按重量百分比优选为1.80～2.80％。