[发明专利]一种稀土增强耐海洋生物腐蚀含铜CrNiMo低合金钢及制备方法

说明书

一种稀土增强耐海洋生物腐蚀含铜CrNiMo低合金钢及制备方法，在907A钢、HSLA‑80和HSLA‑100钢等的基础上优化了Ni、Cr、Mo、Cu含量，降低了C、Mn和Si含量，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≥80J，A5延伸率≥25％，断面收缩率≥75％，具备优异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材料和舰船材料技术，特别是一种稀土增强耐海洋生物腐蚀含铜CrNiMo低合金钢及制备方法。

背景技术

海洋环境中服役材料表面具有使用药物或化学试剂的MIC要求(MIC，minimuminhibitory concentration，最小抑菌浓度)，以对抗海洋生物污染，控制生物膜中微生物的活性或防止海洋生物粘附和生物膜的形成等。由此大量化学杀菌剂或防污剂等用于海洋工程和船用钢铁材料以防止海洋生物的破坏，同时也难以避免这些化学物质对海洋环境造成二次污染。而长期使用也会使微生物对这些化学试剂产生耐药性。一旦微生物建立了适合其生长的环境，用同样的化学试剂就很难将其消灭，甚至失效。

我们从船舶和海洋工程用钢材料自身出发，使得钢铁材料自身具有耐海水腐蚀、耐海洋生物腐蚀以及耐生物污损的能力，使得船舶和海洋工程用钢材料在遇到微生物腐蚀时，能有效减弱或消灭微生物活性，抑制微生物在材料表面附着形成生物膜，从而避免形成复杂的微生物和藻类等生态群落，达到提高材料耐海洋生物腐蚀，延长船舶和海洋工程用钢寿命的目的。按照金属元素对细菌的杀灭能力或效果，能够得到以下排列：Ag＞Co＞Ni＞Al＞Cu＞Zn＞Fe＞Mn＞Sn＞Ba＞Mg＞Ca。

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，没有常用HSLA钢中使用的Mo元素(HSLA，high strength low alloy steel，高强度低合金结构钢)。例如，HSLA-80是CrNiMo低合金钢中一种，其中Mo＝0.25～0.35。HSLA-100钢中Mo达到0.40，Mn达到1.04。以907A、HSLA-80、HSLA-100等为基础，可以利用金属元素本身发展耐海洋生物腐蚀的新型钢铁材料。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种稀土增强耐海洋生物腐蚀含铜CrNiMo低合金钢及制备方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种稀土增强耐海洋生物腐蚀含铜CrNiMo低合金钢，其特征在于，具有以下元素组分及其wt％含量，稀土RE＝0.01～0.045，铜Cu＝0.9～1.1，钼Mo＝0.20～0.40，铬Cr＝0.8～1.2，镍Ni＝0.8～1.2，钒V＝0.06～0.12，钛Ti＝0.04～0.08，锰Mn＝0.35～0.65，硅Si＝0.25～0.32，碳C＝0.03～0.06，硫S≤0.010，磷P≤0.02，N≤0.0020，其余为铁Fe，其中RE、Cu、Mo、Cr、Ni、V、Ti、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RE为镧La和铈Ce中的至少一种。

所述RE增强耐海洋生物腐蚀能力和通过球化夹杂物提高钢耐蚀性，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≥80J，延伸率A5≥25％，断面收缩率≥75％。