[发明专利]一种高耐蚀高铝含量低密度钢及其制备方法

说明书

本发明提供了一种海洋平台用高耐蚀高铝含量低密度中厚板的制备方法。该钢材中化学成分的质量比为:C:0.010～0.035％，Al:4.01～6.00％，Mn:0.010～0.20％，Ni:1.00～3.00％，Si:0.010～0.30％，Nb:0.008～0.020％，Mo:0.10～0.80％，Ce:0.00～0.050％，P≤0.015％，S≤0.005％。其他为Fe和不可避免的杂质。通过控制成分和组织，使其在海洋大气环境下的耐腐蚀性能比当前普遍使用的合金钢Corten‑A的耐腐蚀性能提高50％以上，密度降低6％以上。

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其是涉及一种海洋平台用高耐蚀高铝低密度钢的制备方法。

背景技术

随着我国海洋开发的不断发展，对海洋平台用钢的需求量不断扩大，当前海洋平台用钢年需求总量在100万吨以上。根据《海洋工程装备制造业中长期发展规划》，预计年均更新和新增量将在50座左右，预计海洋平台用钢量将达到200万吨以上。由于海洋平台用钢，长期处于高(低)温、高压、高湿、氯盐腐蚀以及海洋生物侵蚀的环境，会发生严重的电化学腐蚀，将严重影响材料的力学性能，缩短其使用寿命。因此，海洋平台用钢除了要有高的强度和高低温韧性以外，还要有良好的耐腐蚀性能。而Al添加能够明显的提高海洋平台用钢的耐腐蚀性能。但Al的添加会降低钢铁材料的韧性。

国内外有关高铝含量的钢板已经形成多项专利，专利号为CN103484771B的名为“一种海洋平台用高铝低密度中厚钢板及其制备方法”公开了一种海洋平台用高铝低密度中厚钢板及其轧制与热处理工艺，并且实现了低密度和高强度，但是未公开冲击韧性。专利CN103484771B中公开的成分必然存在奥氏体相区，例如根据专利CN103484771B中实施例4合金成分，用Thermo-Calc软件计算的相组成结果表明，最大奥氏体含量达到10％以上。根据专利CN103484771B所采用的制造工艺，最终得到的微观组织必然为双相组织。双相组织由于两相的合金含量不同，在腐蚀过程中会发生电偶腐蚀，耐蚀性能低于单相微观组织。另外，由奥氏体相变来的组织为两相中的硬相，会降低材料的韧性，且回火过程中的Cu析出也会降低材料的韧性。因此，专利CN103484771B中公开的高铝低密度中厚板可以预见性其冲击韧性较差。

专利公开号为CN106498278的专利公开了一种高强度高延伸率低密度中厚板的制备方法，实现了低密度高强度且解决了低温冲击韧性的问题，但是得到的是多相组织，同样存在腐蚀性能低于单相组织的问题。

专利公开号为CN101033520A的专利公开了一种AlSi型经济耐候钢的成分及制备方法，该专利通过向Q235钢中添加Al、Si、P和RE元素，相对于Q235钢有着良好的腐蚀性能，但其未公开其冲击性能。根据专利CN101033520A所述成分，可以推断所得微观组织与专利CN103484771B所述低密度中厚板的微观组织构成类似，可以预见性专利CN101033520A所述耐大气腐蚀钢同样存在冲击韧性和耐蚀性不可兼得的问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供高耐蚀高铝含量低密度钢及其制备方法，通过控制成分和组织，使其在海洋大气环境下的耐腐蚀性能比当前普遍使用的合金钢Corten-A的耐腐蚀性能提高50％以上，密度降低6％以上。

本发明高耐蚀高铝含量低密度钢的化学成分质量百分比为：C：0.010～0.035％，Al：4.01～6.00％，Mn:0.010～0.20％，Ni:1.00～3.00％，Si:0.010～0.30％，Nb:0.008～0.020％，P≤0.015％，S≤0.005％，Mo:0.10～0.80％，Ce:0.00～0.050％。其他为Fe和其他不可避免的杂质。为使铁素体最低含量达到99％以上，C、Al、Mn、Ni的含量应该符合公式190[C]-0.4286[Al]+[Mn]+1.3796[Ni]-0.1576[Al][Ni]5.338。