[发明专利]一种低碳Cr-Ni-Al系高强韧耐蚀钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低碳Cr‑Ni‑Al系高强韧耐蚀钢及其制备方法，属于耐蚀钢技术领域，解决了现有技术中耐蚀钢不能满足多种腐蚀环境的问题。本发明的低碳Cr‑Ni‑Al系高强韧耐蚀钢的合金成分以质量百分比计：C:0.03％‑0.11％，Cr:7.0％‑10.0％，Ni:1.0％‑2.0％，Al:0.5％‑1.2％，Si:0.1％‑0.5％，Mn:0.5％‑1.0％，P:≤0.10％，S:≤0.005％，N:≤0.005％，Cu:0.2％‑0.5％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明的低碳Cr‑Ni‑Al系高强韧耐蚀钢的力学性能优良，耐海洋大气腐蚀性能、耐工业大气腐蚀性能和耐海水腐蚀性能优良。

技术领域

本发明属于耐蚀钢技术领域，特别涉及一种低碳Cr-Ni-Al系高强韧耐蚀钢及其制备方法。

背景技术

腐蚀是金属材料领域的三大失效形式之一，根据宏观的统计，所有金属材料每年因腐蚀损失约1％的重量，这种损失在热带、海洋的环境中更加严重。从全球来看，腐蚀带来的经济损失约占国家经济总量的3％-4％。基于腐蚀造成的巨大经济损失，研究人员也提出了一系列的防护措施，如耐蚀涂层(环氧与金属涂镀层)、添加缓蚀剂、电化学保护等手段，但是这些方法都存在或多或少的缺点，如耐蚀涂镀层虽然可以有效延缓腐蚀进程，但成本较高，一旦涂镀层表面出现缺陷，反而会进一步加速腐蚀。不锈钢具有优异的耐蚀性能，但是大量合金元素的添加使得其无法在我国庞大的工程建设领域广泛应用，而低合金耐蚀钢研因其较低的耐蚀合金含量、优异的力学性能和较好的耐蚀性能而受到越来越多的关注，应用领域不断扩大，对其耐蚀性能也提出了越来越高的要求。

目前国内外关于良好综合性能耐候钢的品种和相应工艺流程已经有很多的专利，但大多存在一些如耐蚀性能不足、成本过高或工艺复杂等问题而无法满足大量生产和实际应用的需要。如国外比较早的高耐钢钢板(JP04235250A日本专利1992)和超低碳贝氏体耐候钢(US6315946美国专利2001)等几个专利，以及国内邯钢于2018年公开的“一种桥梁用耐候钢Q345qDNH钢带及其生产方法”(CN 109097686 A)，这些专利均为低Cr(0.7wt％)的耐候钢，无法满足更苛刻环境(如海洋大气环境或沿海工业大气环境)的服役要求。基于低Cr耐候钢耐蚀性能不足的缺点，国内首钢于2014年公开“一种低碳高Cr高N强耐腐蚀性用钢及其生产方法”(CN 103540871 A)，该耐候钢耐蚀性能得到大幅度提高，但Cr的添加量在6～13％，合金成本也随之提高，同时高N的要求也并非大多数钢厂可以满足。由以上分析可看出，现有的耐候钢品种仍有很大的改进空间，同时随着我国基础建设事业的发展，钢结构的服役环境也发生很大的变化，耐蚀钢的耐蚀性能很大程度上受外部环境因素的影响，如温度、湿度和污染物等，但是开发每种特定环境专用的耐蚀钢品种前期投入大而且研发周期长，因此满足多种腐蚀环境使用的耐蚀钢应用前景广阔。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提供一种低碳Cr-Ni-Al系高强韧耐蚀钢及其制备方法，用以解决现有技术中耐蚀钢不能满足多种腐蚀环境的问题，在满足力学性能的基础上保证耐蚀钢满足多种腐蚀环境。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明公开了一种低碳Cr-Ni-Al系高强韧耐蚀钢，所述低碳Cr-Ni-Al系高强韧耐蚀钢的合金成分以质量百分比计：C:0.03％-0.11％，Cr:7.0％-10.0％，Ni:1.0％-2.0％，Al:0.5％-1.2％，Si:0.1％-0.5％，Mn:0.5％-1.0％，P:≤0.10％，S:≤0.005％，N:≤0.005％，Cu:0.2％-0.5％，余量为Fe及不可避免的杂质。

进一步的，所述低碳Cr-Ni-Al系高强韧耐蚀钢的合金成分以质量百分比计：C:0.03％-0.10％，Cr:7.0％-9.5％，Ni:1.1％-1.9％，Al:0.6％-1.2％，Si:0.15％-0.44％，Mn:0.51％-0.93％，P:≤0.10％，S:≤0.005％，N:≤0.005％，Cu:0.22％-0.46％，余量为Fe及不可避免的杂质。