[发明专利]高强度低合金热轧铁素体贝氏体耐候钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及低合金钢制造领域的一种高强度低合金热轧铁素体贝氏体耐候 钢及其生产方法，其可应用于集装箱和铁路车厢等设备中。

背景技术

目前，世界上每年约有1/6年产量的钢材因大气腐蚀而耗损，尤其在我国每 年因此遭受的直接经济损失就超过100亿元。为了解决该问题，人们发展出诸 如对钢材进行打磨、涂装等手段，但采取该等措施所需费用常会占到工程投资 总费用的相当比例，造成大量的人力、财力和物力花费。经业界人士的长期研 究，人们又发现，通过对钢材材料的组分及制备工艺进行调整，可制成耐锈蚀 的不锈钢，但若将不锈钢大规模使用，则成本将高得难以承受，且不锈钢的力 学性能和焊接性能很难满足各种工程的需要。在这样的情况下，耐候钢应运而 生。现有的耐候钢可以分为两类：其中一类含0.07～0.15％的磷，称为高耐候性 钢；另一类磷含量＜0.04％，称为焊接结构用耐候钢。耐候钢的强度和耐候性可 随铜、铬、镍、锰、钛等元素的合金化程度提高而相应提高，然而高磷耐候钢 由于添加磷从而引起成分偏析、低温韧性降低、焊接性差和屈强比高等缺陷。 在我国约占90％集装箱和铁路车辆均采用耐候钢制备，但因我国的特种钢产能有 限，故而其中尚有约40％的用量需要进口。我国现有耐大气腐蚀低合金钢主要是 09CuPCrNi和09CuPTiRe，其强度级别分别是290MPa和345MPa，并不能完全满 足我国铁路运输高速、重载发展的要求。如何开发出具有高强度、低屈强比、 低厚度、良好焊接性能以及耐候性的钢材已经成为业界长期关注的问题。如下 所列专利即披露了本领域技术人员于该领域所作研究的一些进展：

专利号为ZL20081004963.X的发明专利提出了一种屈服强度大于450MPa级 超低碳热轧耐候钢。其采用了超低碳(0.01～0.05％)设计，保证了该钢的焊接 性。但其耐候性能达不到美国ASTM G101标准和日本JISF标准所要求的耐候性 能指标，且含0.05～0.5％Mo，成本较高。

专利号为ZL200510111858.6的发明专利提出了一种高强度低合金耐大气腐 蚀钢及其生产方法，该钢种通过添加铜、铬、镍等合金元素而得到优良的耐大 气腐蚀性能及低温冲击韧性，且强度较高，屈服强度大于550MPa，但其铌(含 量0.05～0.065％)和钼(含量0.20～0.45％)用量较大，成本高。

专利号为ZL200610125365.2的发明专利提出了一种高强度耐候钢及其生产 方法，该钢种屈服抗拉强度很高，低温冲击韧性好，但该钢延伸率较低，另外， 采用钼含量较高，以及淬火+回火调质工艺，使得生产成本高，生产周期长。

专利号为ZL200510045624.6的发明专利提出了一种经济型耐候钢，该钢种 通过以铜、锰、硅、铝等合金化，并简单调整普通低碳钢(Q235)的部分元素 含量，在不改变Q235钢生产工艺条件下，生产出具有良好的耐大气腐蚀性能、 综合机械性能的经济耐候钢，但该钢屈服强度较低，仅为345MPa级。

专利号为ZL200510019116.0的发明专利提出了一种高韧性耐大气腐蚀钢。 该钢以Cu-Cr-Ni系为基础，具有较好的低温冲击韧性。但合金元素Mn含量达 到了2.10～3.0％，致使碳当量过高，不利于钢的焊接性能。

专利号为US6315946的发明专利提出了一种超低碳贝氏体耐候钢，该钢碳含 量为0.015～0.035％，尽管做到了极低碳水平，但通过规定钼、铜、铬、钒含量 以及加入硼来保证其强度和淬透性，促进贝氏体转变，使得合金含量过高引起 焊接性以及低温韧性降低，而在生产工艺上经过热机械控制轧制工艺后，即直 接加速冷却，没有充分利用铌等析出强化和组织细化作用。

专利号为US 6056833的发明专利提出了一种热机械控扎高强度低屈强比耐 候钢，其屈服强度大于490MPa，屈强比小于0.85，该钢以铜、镍、铬为基础， 但钒含量过高(0.06％-0.14％)，增加了钢的成本，降低了钢的焊接性和低温韧性。

但综观上述专利所披露的技术，其均存在一定的不足，不能完全满足我国集 装箱以及铁路车辆的服役要求和生产设备状况的实际需要。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种具有低成本、高强度、低屈强比、高耐候 以及优异的低温韧性和焊接性能的高强度低合金热轧铁素体贝氏体耐候钢，从 而克服现有技术中的不足。