CN108048750A - 一种耐腐蚀抗拉型合金钢及其生产工艺 - Google Patents

一种耐腐蚀抗拉型合金钢及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀抗拉型合金钢，涉及金属冶炼技术领域。其化学成分的质量百分比为：C：0.22‑0.31%，Cr：4.36‑5.24%，Al：0.71‑0.74%，Zn：0.33‑0.46%，Cu：0.41‑0.58%，Ti：0.45‑0.49%，Si：0.11‑0.19%，W：0.12‑0.15%，Nb：0.12‑0.14%，Mn：0.14‑0.17%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明还公开了一种耐腐蚀抗拉型合金钢的制备方法，不仅可以提高合金钢的硬度和抗拉强度，同时还可以提高合金钢的耐腐蚀性能，有效地延长了合金钢的使用寿命。

Description

一种耐腐蚀抗拉型合金钢及其生产工艺
技术领域
本发明涉及金属冶炼技术领域，特别是涉及一种耐腐蚀抗拉型合金钢及其生产工艺。
背景技术
钢，是对含碳量质量百分比介于0.02％至2.11％之间的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢(碳钢)或普通钢；在实际生产中，钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等。人类对钢的应用和研究历史相当悠久，但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前，钢的制取都是一项高成本低效率的工作。如今，钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分，可以说钢是现代社会的物质基础。
目前现有的钢材硬度一般都满足基本要求，但是钢材塑性较差，收到拉伸时易发生脆性断裂，且钢材耐腐蚀性能较差，使用寿命较短。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种耐腐蚀抗拉型合金钢及其生产工艺，不仅可以提高合金钢的硬度和抗拉强度，同时还可以提高合金钢的耐腐蚀性能，有效地延长了合金钢的使用寿命。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种耐腐蚀抗拉型合金钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.22-0.31％，Cr：4.36-5.24％，Al：0.71-0.74％，Zn：0.33-0.46％，Cu：0.41-0.58％，Ti：0.45-0.49％，Si：0.11-0.19％，W：0.12-0.15％，Nb：0.12-0.14％，Mn：0.14-0.17％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，其化学成分的质量百分比为：C：0.26％，Cr：4.79％，Al：0.73％，Zn：0.39％，Cu：0.49％，Ti：0.47％，Si：0.15％，W：0.14％，Nb：0.13％，Mn：0.16％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明还提供了一种耐腐蚀抗拉型合金钢的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将各原料按照质量百分比加入熔炼炉中，将熔炼炉的温度调至1580-1680℃，熔炼1-2小时，将原料熔炼成合金溶液，并对合金溶液进行脱硫、脱氧处理，再加入精炼剂进行精炼除渣；
S2：将合金溶液注入浇包，并采用稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢材；
S3：对钢材进行热处理，将钢材放入加热炉中，加热至810-840℃，保温30-45分钟，然后随炉冷却至400-450℃，然后将钢材取出，空冷至室温，然后再将钢材放入加热炉中，缓慢加热至500-550℃，保温45-50分钟，再将钢材加热至600-625℃，然后空冷水冷结合冷却至室温，然后再将钢材放入加热炉中，加热至200-250℃，然后保温60-75分钟，最后空冷至室温；
S4：将热处理后的钢材放置于气体氮化炉中并向炉中通入NH3，将炉升温至480-510℃，保持22-24小时；
S5：将钢材取出，进行超声波探伤，检测合格后得到成品。
前所述的一种耐腐蚀抗拉型合金钢的制备方法，S2中稀土合金镁的质量为原料总质量的14％-16％。
前所述的一种耐腐蚀抗拉型合金钢的制备方法，S3中空冷水冷结合的冷却速度为28-32℃/s。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中，在原料中加入C和W，在高温熔炼时可以形成碳化钨，碳化钨硬度与金刚石相仿，且耐磨性强，可提高钢材的硬度与耐磨性，加入硅作为还原剂和抗氧剂，可以显著提高钢材的弹性极限，提高抗拉性能；原料中加入Al和Zn，在熔炼时Zn会固溶在Al基固溶体中，造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度和硬度都显著增加，从而提高了钢材的抗拉强度；
(2)本发明中，采用稀土合金镁对合金溶液进行微合金化处理，可以细化材料中金属的晶粒，使钢材具有更高的韧性和强度，从而提高钢材的抗拉性能；
(3)本发明中，对钢材进行退火-淬火-回火的热处理操作，在提高钢材硬度强度的同时还可以提高韧性；
(4)本发明中，对热处理后的钢材进行氮化处理，使原料中的某些金属元素在渗氮温度中与氮原子接触，形成稳定的氮化物，从而提高了电缆桥架具有优异的耐磨性、耐疲劳性及耐腐蚀性能。
具体实施方式
为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式，对本发明作出进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供的一种耐腐蚀抗拉型合金钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.22％，Cr：4.36％，Al：0.71％，Zn：0.33％，Cu：0.41％，Ti：0.45％，Si：0.11％，W：0.12％，Nb：0.12％，Mn：0.14％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供的一种耐腐蚀抗拉型合金钢的制备方法，包括以下步骤：S1：将各原料按照质量百分比加入熔炼炉中，将熔炼炉的温度调至1580℃，熔炼1小时，将原料熔炼成合金溶液，并对合金溶液进行脱硫、脱氧处理，再加入精炼剂进行精炼除渣；
S2：将合金溶液注入浇包，并采用稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢材，其中稀土合金镁的质量为原料总质量的14％；
S3：对钢材进行热处理，将钢材放入加热炉中，加热至810℃，保温30分钟，然后随炉冷却至400℃，然后将钢材取出，空冷至室温，然后再将钢材放入加热炉中，缓慢加热至500℃，保温45分钟，再将钢材加热至600℃，然后空冷水冷结合的方式将钢材以28℃/s的冷却速度冷却至室温，然后再将钢材放入加热炉中，加热至200℃，然后保温60分钟，最后空冷至室温；
S4：将热处理后的钢材放置于气体氮化炉中并向炉中通入NH3，将炉升温至480℃，保持22小时；
S5：将钢材取出，进行超声波探伤，检测合格后得到成品。
实施例2
本实施例提供的一种耐腐蚀抗拉型合金钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.31％，Cr：5.24％，Al：0.74％，Zn：0.46％，Cu：0.58％，Ti：0.49％，Si：0.19％，W：0.15％，Nb：0.14％，Mn：0.17％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供的一种耐腐蚀抗拉型合金钢的制备方法，包括以下步骤：S1：将各原料按照质量百分比加入熔炼炉中，将熔炼炉的温度调至1680℃，熔炼2小时，将原料熔炼成合金溶液，并对合金溶液进行脱硫、脱氧处理，再加入精炼剂进行精炼除渣；
S2：将合金溶液注入浇包，并采用稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢材，其中稀土合金镁的质量为原料总质量的16％；
S3：对钢材进行热处理，将钢材放入加热炉中，加热至840℃，保温45分钟，然后随炉冷却至450℃，然后将钢材取出，空冷至室温，然后再将钢材放入加热炉中，缓慢加热至550℃，保温50分钟，再将钢材加热至625℃，然后空冷水冷结合的方式将钢材以32℃/s的冷却速度冷却至室温，然后再将钢材放入加热炉中，加热至250℃，然后保温75分钟，最后空冷至室温；
S4：将热处理后的钢材放置于气体氮化炉中并向炉中通入NH3，将炉升温至510℃，保持24小时；
S5：将钢材取出，进行超声波探伤，检测合格后得到成品。
实施例3
本实施例提供的一种耐腐蚀抗拉型合金钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.26％，Cr：4.79％，Al：0.73％，Zn：0.39％，Cu：0.49％，Ti：0.47％，Si：0.15％，W：0.14％，Nb：0.13％，Mn：0.16％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供的一种耐腐蚀抗拉型合金钢的制备方法，包括以下步骤：S1：将各原料按照质量百分比加入熔炼炉中，将熔炼炉的温度调至1630℃，熔炼1.5小时，将原料熔炼成合金溶液，并对合金溶液进行脱硫、脱氧处理，再加入精炼剂进行精炼除渣；
S2：将合金溶液注入浇包，并采用稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢材，其中稀土合金镁的质量为原料总质量的15％；
S3：对钢材进行热处理，将钢材放入加热炉中，加热至825℃，保温38分钟，然后随炉冷却至425℃，然后将钢材取出，空冷至室温，然后再将钢材放入加热炉中，缓慢加热至525℃，保温48分钟，再将钢材加热至615℃，然后空冷水冷结合的方式将钢材以30℃/s的冷却速度冷却至室温，然后再将钢材放入加热炉中，加热至225℃，然后保温68分钟，最后空冷至室温；
S4：将热处理后的钢材放置于气体氮化炉中并向炉中通入NH3，将炉升温至495℃，保持23小时；
S5：将钢材取出，进行超声波探伤，检测合格后得到成品。
将普通钢材作为对比例，将实施例1～实施例3与对比例进行性能对比试验，各项性能按国标进行测定，试验条件及其他实验材料均相同，测试结果如表1所示：
试验项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
布氏硬度/HB 254 256 275 238
抗拉强度/MPa 656.5 634.8 692.5 602.4
断面收缩率/％ 25.3 25.8 26.4 22.1
年腐蚀深度 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.03 ≤0.06
表1
由表1可以看出，不论是布氏硬度、抗拉强度还是断面收缩率，实施例1～实施例3均高于对比例，而年腐蚀深度则是实施例1～实施例3均小于对比例，由此可以看出，本发明制备的耐腐蚀抗拉型合金钢，不仅强度更高，抗拉性能更好，而且防腐蚀性能也更优越。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种耐腐蚀抗拉型合金钢，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.22-0.31%，Cr：4.36-5.24%，Al：0.71-0.74%，Zn：0.33-0.46%，Cu：0.41-0.58%，Ti：0.45-0.49%，Si：0.11-0.19%，W：0.12-0.15%，Nb：0.12-0.14%，Mn：0.14-0.17%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀抗拉型合金钢，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.26%，Cr：4.79%，Al：0.73%，Zn：0.39%，Cu：0.49%，Ti：0.47%，Si：0.15%，W：0.14%，Nb：0.13%，Mn：0.16%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.一种如权利要求1所述的耐腐蚀抗拉型合金钢的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将各原料按照质量百分比加入熔炼炉中，将熔炼炉的温度调至1580-1680℃，熔炼1-2小时，将原料熔炼成合金溶液，并对合金溶液进行脱硫、脱氧处理，再加入精炼剂进行精炼除渣；
S2：将合金溶液注入浇包，并采用稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢材；
S3：对钢材进行热处理，将钢材放入加热炉中，加热至810-840℃，保温30-45分钟，然后随炉冷却至400-450℃，然后将钢材取出，空冷至室温，然后再将钢材放入加热炉中，缓慢加热至500-550℃，保温45-50分钟，再将钢材加热至600-625℃，然后空冷水冷结合冷却至室温，然后再将钢材放入加热炉中，加热至200-250℃，然后保温60-75分钟，最后空冷至室温；
S4：将热处理后的钢材放置于气体氮化炉中并向炉中通入NH3，将炉升温至480-510℃，保持22-24小时；
S5：将钢材取出，进行超声波探伤，检测合格后得到成品。
4.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀抗拉型合金钢的制备方法，其特征在于：所述S1中原料按照熔点由高到低的顺序依次添加。
5.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀抗拉型合金钢的制备方法，其特征在于：所述S2中稀土合金镁的质量为原料总质量的14%-16%。
6.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀抗拉型合金钢的制备方法，其特征在于：所述S3中空冷水冷结合的冷却速度为28-32℃/s。
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