一種新型高強耐候鋼的研發(fā)

耐候鋼由于其優(yōu)良的耐大氣腐蝕性能，可以不用涂裝而直接使用，降低了鋼結(jié)構(gòu)的運行和維護成本，因而獲得了廣泛應(yīng)用。高強耐候鋼是指屈服強度不小于450 MPa的耐候鋼，同時還需要保證低溫韌性、焊接和疲勞性能等。我國目前市場上高強度高韌性耐候鋼板的種類雖多，但大部分只適用普通工業(yè)大氣環(huán)境，對于既適用于普通工業(yè)大氣環(huán)境，又適用于含鹽量較高的沿海大氣環(huán)境的全候性鋼板則比較缺少。江蘇?。ㄉ充摚╀撹F研究院研發(fā)了一種新型450 MPa級別的高強全候性耐候鋼，取得了良好效果。

一、成分設(shè)計

為了提高鋼板的沖擊韌性和焊接性能，目前普遍采用低碳(質(zhì)量分數(shù)不大于 0.1%)設(shè)計。提高耐蝕性的途徑主要是添加適量的耐候性元素，如Cu、Si、Cr、Ni和Mo等元素。該研究院采用低碳高鎳無鉻設(shè)計，通過添加適量的Ni、Cu 和 Mo 以提高耐候性。采用 80 kg 真空感應(yīng)爐冶煉鋼錠，其化學成分(質(zhì)量分數(shù)，%)為：C 0.04、Si 0.30、Mn 0.60、Ti 0.015、Al 0.015、Cu 0.40、Mo 0.30、Ni 1.50、P 0.03, S≤0.006, 其余為 Fe。

二、軋制工藝

低碳鋼提高鋼強度的方法主要是通過微合金化和控軋控冷技術(shù)。該研究院通過連續(xù)冷卻相轉(zhuǎn)變行為的研究和試驗，確定軋制工藝。試樣以10 ℃/s 速度加熱至 1050 ℃，以 1 ℃/s 速度加熱至1200 ℃，保溫 5 min；試樣以 5 ℃/s 的冷速冷卻到850 ℃，然后保溫 3 s 后進行壓制，壓下量為 60%，變形速率為 1 s- 1；保溫 1 s 后冷卻至室溫。獲得20 mm厚的鋼板。其工藝關(guān)鍵是：精軋溫度約為850 ℃、累計壓下率不小于0.6、軋后冷速為15～30 ℃/s、終冷溫度不大于579 ℃。

測試結(jié)果表明，該鋼板的屈服強度和抗拉強度分別為458和557 MPa，伸長率不小于 28%，－40℃沖擊功不小于322J，－60℃沖擊功不小于287 J。其強度和低溫沖擊韌性均達到試驗目標。72小時亞硫酸氫鈉和氯化鈉溶液周期性浸潤試驗結(jié)果顯示，所獲鋼板的耐蝕性比Q345B分別提高了約49%和40%，顯示了該材料良好的耐蝕性。而且，在無預熱和后熱處理的條件下，采用線能量為 30 kJ/cm的埋弧焊對試制鋼板進行焊接，得到了無缺陷焊接接頭；熱影響區(qū)的熔合線和熔合線＋1 mm位置處在－40 ℃下的沖擊功分別為156 J和216 J，揭示了該鋼板良好的焊接性能。

組織檢測表明，所得鋼板以多邊形鐵素體和退化珠光體為主，晶粒尺寸為3～10 μm，并含有少量M-A 組元（馬-奧島）。取向差15°以上的大角度晶界所占比例約為75%，其有效晶粒尺寸為3.6 μm。該材料優(yōu)異的低溫沖擊韌性與鋼板有效晶粒尺寸較小以及大角度晶界所占比例較高有關(guān)。弧焊焊接接頭熱影響區(qū)的組織：粗晶區(qū)主要為上貝氏體組織；細晶區(qū)主要為鐵素體和部分上貝氏體，還有少量的M-A 組元及珠光體；臨界區(qū)主要為多邊形鐵素體和少量M-A 組元。該鋼板良好的焊接性能與這些組織特征相關(guān)。