[发明专利]一种含铜耐海洋生物腐蚀低合金钢及其制备方法

说明书

一种含铜耐海洋生物腐蚀低合金钢及其制备方法，在907A钢的基础上提高了Ni、Cr、Cu含量，降低了C、Mn和Si含量，并添加了微合金化元素Mo、V、Ti，严格控制P、S、N含量，使材料在屈服强度≥550MPa的同时，KV2(‑40℃)冲击功≥100J、A5延伸率≥25％，断面收缩率≥70％，具备耐海洋微生物腐蚀的能力。本发明低合金钢，强韧性高，耐蚀性好，焊接性能优异，成本可控，易于生产。

技术领域

本发明涉及耐海洋生物腐蚀的海洋工程结构材料和舰船结构材料技术，特别是一种含铜耐海洋生物腐蚀低合金钢及其制备方法。

背景技术

海洋环境对于船舶与海洋工程装备在服役过程中具有强烈的破坏作用，尤其是海洋微生物的腐蚀。因此，对于对船舶与海洋工程用钢而言，不仅需要良好的韧性、较高的强度、焊接性能、加工成型性能及表面质量；而且还需要良好的耐海洋微生物腐蚀和生物污损的能力。铜加入低合金钢中经过热处理后具有抗细菌的能力，可用于耐海洋生物腐蚀低合金钢的开发应用。例如，目前国内390MPa级的舰船钢的代表主要有907A钢。现有舰船钢中907A钢(以wt％计，C≤0.11，Si＝0.35～0.80，Mn＝0.60～1.2，Ni＝0.50～0.80，Cr＝0.60～0.90，Cu＝0.40～0.60，P≤0.025，S≤0.015，余量为Fe和不可避免的杂质元素)，其中Cu的上限为0.60，Ni的上限为0.80，Cr的上限为0.90，C的上限为0.11，Mn的上限为1.2，Si的上限为0.80，没有使用的Mo元素、V元素和Ti元素。907A钢中的Cu上限为0.60，而Cu下限仅为0.40，这种情况不足以发挥Cu元素的抗菌能力或通过Cu的抗菌能力提高低合金钢耐海洋生物腐蚀能力。另外，907A钢的成分范围太宽，冶炼成分波动较大，碳含量较高，不利于焊接成形。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种含铜耐海洋生物腐蚀低合金钢及其制备方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种含铜耐海洋生物腐蚀低合金钢，其特征在于，具有以下元素组分及其wt％含量，铜Cu＝0.9～1.1，钼Mo＝0.20～0.40，钒V＝0.06～0.12，钛Ti＝0.04～0.08，铬Cr＝0.7～1.2，镍Ni＝0.8～1.2，碳C＝0.03～0.08，锰Mn＝0.35～0.65，硅Si＝0.25～0.35，硫S≤0.010，磷P≤0.02，N≤0.0020，其余为铁Fe，其中Cu、Mo、V、Ti、Cr、Ni、Mn和Si的含量均为炼钢过程中的低合金化配给指标，C的含量是炼钢脱碳工艺的低合金化控制指标，S、P和N的含量均为炼钢过程中的脱除指标。

所述Cu通过形成ε-Cu相提高耐海洋生物腐蚀能力和增加钢强度，所述Cr增加钢耐蚀性，所述Ni提高钢低温韧性，所述Mo通过减少杂质晶界偏聚提高钢力学性能和钢耐蚀性。

所述低合金钢具有以下性能：屈服强度≥550MPa，冲击功-40℃下KV2≥100J，延伸率A5≥25％，断面收缩率≥70％。

所述低合金钢抗拉强度＝510～660MPa。

Mo＝0.28～0.32，V＝0.06～0.10，Ti＝0.05～0.07，Cr＝0.8～1.0，Ni＝0.9～1.1，Mn＝0.45～0.55，Si＝0.28～0.32，C＝0.04～0.06，P≤0.015。

一种上述含铜耐海洋生物腐蚀低合金钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a，按照元素组分含量准备原料；

步骤b，对所述原料进行冶炼加工，所述冶炼加工包括依次进行的如下工艺：铁水预处理工艺，初炼炉初炼工艺，炉外精炼工艺，连铸工艺，热轧工艺，以及热处理工艺。

所述热处理工艺包括淬火处理+回火处理，所述淬火处理包括淬火温度为900～930℃的淬火和淬火温度为760～800℃的淬火，所述回火处理的回火温度为680～720℃。