[发明专利]一种高强度抗震耐火耐蚀钢板及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑结构用钢技术领域，尤其涉及一种高强度抗震耐火耐蚀钢板及制造方法。

背景技术

目前国内屈服强度460MPa级别以下的建筑结构用抗震钢板逐渐在大型建筑中推广应用。随着现代大型建筑向高层、大跨度、高安全性及节约环保的趋势发展，需要开发更高强度的建筑结构用抗震钢板，例如屈服强度为550MPa和690MPa级别的高强度抗震钢板。建筑抗震设计规范GB50011-2010对所有强度级别抗震建筑结构用钢的其他力学性能还要求：钢材的屈强比(屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值)不应大于0.85，伸长率不应小于20％。屈服强度级别越高，以上性能同时达到的难度越高。目前屈服强度690MPa级抗震建筑用钢板的制造方法均采用较为复杂的两次两相区热处理，生产工艺复杂，成本较高。此外，传统建筑结构用钢板的耐火性和耐蚀性未充分得到重视，特别是使用过程中的耐候性欠佳，维护成本高，导致实际寿命周期不能满足建筑设计要求。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种高强度抗震耐火耐蚀钢板及制造方法，钢板屈服强度达到550～690MPa级，同时满足抗震建筑用钢对屈强比、伸长率的要求，制造工艺简单，同时具有较高的耐火和耐蚀性能。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明一种高强度抗震耐火耐蚀钢板，包括：C：0.02～0.06wt.％、Cr：3.0～6.0wt.％、Mo：0.15～0.60wt.％、Mn：0.10～1.00wt.％、Si：<0.80wt.％、P：<0.015wt.％、S：<0.01wt.％、Nb：0.08～0.16wt.％、Ti：0.01～0.03wt.％、Al：0.01～0.05wt.％；Ni：＜1.00wt.％、V：＜0.10wt.％，余为Fe和不可避免的杂质；

其中，所述钢板中Cr、Mo、Mn、Nb、Ti、Al、Ni和V总量不超过7wt.％；

所述钢板的组织为低温回火贝氏体和马氏体组织。

本发明各元素的作用及配比依据进行如下说明：

碳：碳是关系强度、淬透性和稳定奥氏体的重要元素之一，具有强烈的固溶强化和相变强化作用，也是形成纳米MC(M为合金元素)型第二相的必要元素；在合金含量能够保证淬透性的前提下，碳含量越高，贝氏体或马氏体组织的韧塑性越差，钢的焊接性越差，因此碳含量不能太高，但C含量也不能过低，否则不能形成较多的纳米MC相。本发明采用超低碳含量(0.02～0.06wt.％)设计，与较高Cr含量配合获得低温回火贝氏体和马氏体组织，具有意想不到的高强度高塑性低屈强比特点；超低碳含量设计可以使得复合微合金元素Nb、V、Mo等在热处理过程中绝大部分固溶于奥氏体中，但在钢板遇火升温的过程中可以在铁素体基中析出细小、不易粗化的纳米MC相，可以抑制贝氏体和马氏体组织的回复与再结晶，还起沉淀强化作用，起到较强的耐火作用。

铬：固溶Cr能够显著提高钢的淬透性、耐蚀性和耐火性；Cr也能进入到MC相中，进一步提高耐火性；特别是较高的Cr含量与超低碳配合，获得了高强度高塑性低屈强比低温回火贝氏体和马氏体组织。Cr含量低于3.0wt％，淬透性不足且耐蚀性不突出；Cr含量高于6.0wt.％，一方面增加合金成本，另一方面淬透性过高，不能得到足够多的贝氏体组织，对较低的屈强比和较高的塑性控制不利。本发明将Cr含量范围为3.0～6.0wt.％。

钼：固溶Mo显著提高钢的淬透性、耐火性和耐蚀性，遇火升温时Mo还与Nb、V、Ti形成纳米MC相，一方面增加MC析出量，另一方面分布于MC相粒子表面和降低MC与基体间的界面从而抑制MC相粗化，因此进一步提高耐火性；Mo含量低于0.15wt.％时上述作用不显著；钼含量超过0.60wt.％时，一方面成本较高，另一方面与高Cr含量一样会使淬透性过高。因此，本发明钢钼含量控制在0.15-0.60wt.％范围内。

锰：显著提高奥氏体的稳定性和钢的淬透性，也是钢中的脱氧元素之一；Mn含量高于1.0wt.％对控制成分偏析不利和对适宜的淬透性控制不利。本发明钢的锰含量范围为0.10～1.00wt.％。

硅：钢中脱氧元素之一，但过量的Si将恶化钢的韧性及焊接性能。本发明钢的硅含量控制在0.80wt.％以下。