[发明专利]一种屈服强度大于550MPa级超低碳热轧耐候钢

说明书

技术领域

本发明属于低碳低合金钢制造领域，具体的说是一种屈服强度大于550MPa级超低碳热轧耐候钢。

背景技术

耐候钢属于低碳低合金钢，广泛应用于铁路车辆、输电铁塔、海洋平台及长期户外使用的工程构件制造。本世纪初我国铁路车辆制造、输电铁塔、海洋平台及长期户外使用的工程构件等的发展对耐候钢提出了高强度的要求，具有优良耐大气腐蚀性的高强度耐候钢是我国耐候钢的主要发展趋势。

国内外传统耐候钢主要以Cu-P-Cr-Ni系为基础，含有较高的P和C，钢的C当量较高，焊接性能差；同时，较高的P含量使钢抗冷脆性能力差、低温韧性低、易产生热脆，并且传统耐候钢的屈服强度以295MPa和345MPa级为主，强度级别均较低，这些都限制了耐候钢的使用，不能满足耐候钢的市场发展需求。

中国专利号200510019116.0的专利，介绍了一种低温高韧性耐大气腐蚀钢，具有较好的低温冲击韧性，由于该钢以Cu-Cr-Ni系为基础，同时C含量较高，为0.05～0.09％，合金元素Mn含量达到了2.10～3.0％，致使C当量过高，不利于钢的焊接性能，该钢的屈服强度为500MPa级。

中国专利号200810046963.X的专利，介绍了一种屈服强度大于450MPa级超低碳热轧耐候钢，具有优良的低温冲击韧性、焊接性和耐大气腐蚀性，并且采用了超低碳设计。但本发明钢的屈服强度级别为450MPa级，强度级别低，仅以Nb微合金化，通过控制轧制和控制冷却，细化晶粒和析出碳氮化铌来提高钢的强韧性。

发明内容

本发明针对现有耐候钢力学性能尤其是屈服强度和抗拉强度较差，通过Nb、Ti复合微合金化，提供了一种屈服强度大于550MPa级超低碳热轧耐候钢。本发明钢的力学性能优良，屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥650Mpa，均高于传统耐候钢。

所述目的是通过如下方案实现的：

一种屈服强度大于550MPa级超低碳热轧耐候钢，由下述重量百分比的成分组成：C 0.01～0.034％，Si 0.10～0.40％，Mn 1.20～1.70％，P≤0.02％，S≤0.010％，Cu 0.15～0.80％，Cr 0.40～1.25％，Ni 0.10～0.50％，Mo≤0.40，Nb 0.03～0.06，Ti≤0.050％，Ca 0.0010～0.0020，余量为Fe及不可避免的杂质；该钢的工艺流程为：首先对钢坯进行加热，充分奥氏体化，使微合金元素充分固溶，加热温度为1180～1280℃，接着分两个阶段进行轧制，Ⅰ阶段轧制开轧温度控制在1120～1250℃，终轧1020～1180℃，累计压下率≥65％，细化奥氏体晶粒；Ⅱ阶段轧制为未再结晶区控制轧制，开轧温度≤940℃，终轧温度720～880℃，后三道次累计压下率≥45％，轧制结束后进行层流冷却，其卷取温度为520～700℃。

优选地，该钢按下述重量百分比组成：C 0.018～0.034％，Si 0.30～0.38％，Mn 1.21～1.32％，P≤0.02％，S≤0.010％，Cu 0.50～0.78％，Cr 0.45～0.65％，Ni 0.39～0.48％，Mo 0～0.30％，Nb 0.048～0.059％，Ti 0.015～0.035％，Ca 0.0016～0.0019％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的主要合金元素含量基于以下原理：

C是提高钢强度最经济有效的合金元素，但C含量过高会显著恶化钢的焊接性能，并且会促进珠光体转变，降低钢的耐大气腐蚀性能。本发明采用超低C设计，提高钢的焊接性能，减少碳化物组织形成，以获得均匀单一组织，提高钢的耐腐蚀性能及低温冲击韧性，C含量为0.01～0.034％。

合金元素Si既可通过固溶强化提高钢的强度，也可提高钢的耐大气腐蚀性能，本发明钢中的Si含量设计为0.10～0.40％。

钢中添加Mn，不仅可以通过Mn的固溶强化提高钢的强度，而且可降低钢的相变温度，细化晶粒，提高钢的低温韧性，本发明钢Mn含量为1.20～1.70％。

P是传统耐候钢中主要的合金元素，但当焊接金属凝固时，P促进低熔点夹杂物的生成，既易产生高温裂纹，又增加低温裂纹敏感性，使焊缝的延展性和韧性变坏，含P量高，使钢具有较明显的冷脆倾向。本发明钢中的P含量控制较低水平，P含量≤0.02％；

S是钢中的有害元素，生成的硫化物夹杂不仅严重影响钢的力学性能，而且对钢的耐腐蚀性能产生严重的恶化作用，因此应尽是降低钢中的S含量，使其含量在0.010％以下。