[发明专利]一种含Mo的高性能桥梁耐候钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于低合金钢制造领域，具体涉及一种含Mo的高性能桥梁耐候钢及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速发展，国家加大了对交通运输行业的投入，各种桥梁的建设也带动了对桥梁钢的需求，这些工程在加大了对桥梁钢需求的同时，对桥梁钢的性能也提出了更高的要求，不但要求其具有较高的强度、韧性和良好的焊接性能，有的还要求其有一定的耐候性。传统的高强度桥梁钢不仅冲击韧性、焊接性和耐疲劳性较差，而且不能耐大气和海水腐蚀，因此，国内外材料工作者提出了高性能钢（High Performance Steel，HPS）的概念，高性能钢材主要是指材料的某项或几项性能较传统钢材得到改善，除了具备较高强度外，钢材的焊接性能和低温韧性，尤其是耐腐蚀性能有较大幅度提高。

传统工艺大多采用调制处理，即淬火+回火的工艺制备高性能桥梁钢，其成本较高，为此，人们发展出了通过控轧控冷制备高性能桥梁钢的工艺，采用这种工艺制成的高性能桥梁钢具有成本低，板长度更长和力学性能优良的特点。

专利号为CN200510045624.6的中国专利公开了一种低合金耐候钢，可用于铁路、桥梁和车辆等长期暴晒在大气条件下使用的结构钢，该钢材的C含量为0.12～0.21%，碳含量过高恶化了钢的低温冲击性能和焊接性能，Al含量≤0.2%，含量较高，对炼钢和轧制造成诸多不便。

专利号为CN200810046963.X的中国专利公开了一种屈服强度大于450MPa超低碳热轧耐候钢，该钢中C含量0.01～0.05%，达到了超低碳水平，且具有较高的强度、良好的低温冲击性能和焊接性能，但是Mn含量1.50～1.90%，容易产生带状组织，产生力学性能明显的差异性。

专利号为US6315946的美国专利，公开了一种超低碳贝氏体耐候钢，采用控轧的方法制备，其屈服强度≥450MPa，-35℃低温冲击功≥40J，该钢的C含量为0.015～0.035%，做到了超低碳水平，但是为了促进贝氏体转变，向钢中添加了0.0015～0.003%的硼元素，硼易在晶界产生偏析，造成铸坯表面裂纹缺陷。

专利号为CN201010606201.8的中国专利公开了一种高韧性高耐候性桥梁钢，该钢为超低碳钢，采用TMCP轧制工艺，-60℃低温冲击功≥300J，具有优良的低温韧性，但耐蚀性能较差，其耐腐蚀系数I≤6.1。

发明内容：

针对现有的桥梁钢存在的力学性能、焊接性能和耐大气腐蚀性能差，C含量过高的缺点，本发明提供含Mo的高性能桥梁耐候钢及其制备方法，本发明的桥梁钢的强度级别高于传统桥梁钢，具有低成本、低屈强比的特点，同时具有优良的低温冲击韧性、焊接性能和耐大气腐蚀性，并采用超低碳设计。

一种含Mo的高性能桥梁耐候钢，其化学组成，按质量百分比为：C 0.02～0.05%，Si 0.20～0.30%，Mn 1.0～1.50%，P≤0.02%，S≤0.010%，Cu 0.20～0.40%，Cr 0.40～0.60%，Ni 0.20～0.40%，Mo 0.1～0.30%，Nb 0.04～0.07%，Ti 0.005～0.015%，Al≤0.02%，余量为Fe及杂质。

本发明的含Mo的高性能桥梁耐候钢，屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥600MPa，延伸率≥25%，屈强比≤0.77，-40℃低温冲击功≥250J，其焊接冷裂纹敏感性系数Pcm<0.16，ASTM G101-01耐腐蚀指数I>6.4。

制备上述含Mo的高性能桥梁耐候钢，按照以下步骤进行：

首先将化学组成，按质量百分比为：C 0.02～0.05%，Si 0.20～0.30%，Mn 1.0～1.50%，P≤0.02%，S≤0.010%，Cu 0.20～0.40%，Cr 0.40～0.60%，Ni 0.20～0.40%，Mo 0.1～0.30%，Nb 0.04～0.07%，Ti 0.005～0.015%，Al≤0.02%，余量为Fe及杂质的钢坯加热到1150～1200℃，保温30-60min，使其充分奥氏体化，并使得钢中的微合金元素充分固溶；

然后采用两阶段轧制，第一段的粗轧开轧温度1050～1070℃，累计压下率≥50%，第二阶段精轧的开轧温度900-950℃，终轧温度800～850℃，累计压下率≥70%，轧制后喷水冷却至480～550℃，然后空冷至室温。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是: