[发明专利]一种500MPa级耐候钢及其生产方法

说明书

本发明公开了一种500MPa级耐候钢及其生产方法，其化学成分的质量百分比含量：C 0.05%～0.09%，Si 0.10%～0.50%，Mn 0.80%～1.20%，P≤0.025%，S≤0.008%，Als 0.015%～0.040%，Cr 0.30%～1.25%，Ni 0.10%～0.40%，Cu 0.25%～0.55%，Ti 0.015%～0.050%，Nb 0.015%～0.060%，N≤0.005%，余量为铁和不可避免的杂质。本钢种的屈服强度达500MPa以上，属于高强度耐候钢，具有优良的低温韧性和优良的耐腐蚀性能，能有效地满足车辆降低构件自重的要求。本方法所得产品具有优良的低温韧性，‑40℃条件下，厚度为6mm以上的钢板的冲击功在80J以上；具有优良的耐腐蚀性能，72小时周期浸润腐蚀试验本钢种对比Q345B的相对腐蚀速率小于50%。

技术领域

本发明涉及一种热轧钢板，尤其是一种500MPa级耐候钢及其生产方法。

背景技术

我国铁道车厢一般采用345 MPa级的耐大气腐蚀钢板制造，为实现铁路货运高速、重载、安全的要求，必需采用更高强度级别和良好耐大气腐蚀性能的钢板制造生产。目前，铁道部初步制定了屈服强度450MPa的强度目标，如何在保证钢的耐大气腐蚀性能的基础上实现钢板的低成本、高强度化生产，确保铁路货运提速重大目标的实施是冶金工业生产必需解决的重要问题。

目前，为保证其耐候性，主要是在钢中加入一定的合金元素，有Cu、P、Cr、Ni等，钢中各合金元素之间发生交互作用，在表面生成以α-FeOOH为主要成分的致密锈层。致密锈层热力学稳定，不参与钢电化学腐蚀的阴极还原过程；锈层内铜、铬等元素的富集使锈层具有离子选择性透过特性，从而显著提高耐候钢的耐大气腐蚀性能。由于含P量高，会降低钢的焊接性能和低温韧性，为满足铁路货运高速、重载、安全的要求，需开发更高强度级别、良好耐大气腐蚀性能、良好焊接性能和低温韧性的钢板，通过成分、工艺控制，减少合金元素加入量，生产出低成本高强度级别和良好耐大气腐蚀性能的钢板。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高强度级别、良好耐大气腐蚀性能、良好焊接性能和低温韧性的500MPa级耐候钢；本发明还提供了一种500MPa级耐候钢的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明化学成分的质量百分比含量：C 0.05%～0.09%，Si0.10%～0.50%，Mn 0.80%～1.20%，P≤0.025%，S≤0.008%，Als 0.015%～0.040%，Cr 0.30%～1.25%，Ni 0.10%～0.40%，Cu 0.25%～0.55%，Ti 0.015%～0.050%，Nb 0.015%～0.060%，N≤0.005%，余量为铁和不可避免的杂质。

本发明成分的设计构思为：耐候钢要求具有较高的强度和耐腐蚀能力，同时具有良好的冲击韧性和焊接性能。在本发明中，申请人发现，以Cu、Cr、Ni为主，降低P含量，复合添加微量合金元素Nb、Ti等，通过形成的微细碳化物颗粒细化组织，并产生析出强化作用，显著提高钢板的强度。钢中的微量合金元素并不是单独发挥作用的，申请人采用复合添加合金元素的方式，用较少的合金元素加入量获得最佳的效果，达到成本效益的最大化。以下将本发明合金成分的设计进行说明：

C是钢中主要的强化元素，能够显著提高钢板的强度；但较多的C对钢板焊接、韧性及塑性不利。低C设计在于限制了珠光体组织及其它碳化物的形成，保证钢的显微结构为均相组织，避免了异相之间的电位差引起原电池腐蚀，提高了钢的耐蚀性能。因此限定其质量百分比含量为0.05%～0.09%。

Si在钢中具有较高的固溶度，能够增加钢中铁素体体积分数，细化晶粒，因而有利于提高韧性，但含量过高可导致焊接性能下降，因此其质量百分比含量控制在0.10%～0.50%。