CN113235013A - 一种用于矿井环境服役的q800耐蚀钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于矿井环境服役的Q800耐蚀钢及其制备方法，该Q800耐蚀钢的成分按质量百分比为：C0.16％～0.19％，Mn0.5％～1.0％，Si0.2％～0.35％，Cr1.3％～1.7％，S≤0.005％，P≤0.008％，Al≤0.035％，Nb 0.02％～0.03％，Ni0.015％～0.025％，Mo0.015％～0.025％，Ti 0.02％～0.03％，余量为Fe及杂质。制备方法包括：冶炼和锻造、采用高温慢速大压下技术进行轧制、在线淬火和回火处理。该钢屈服强度>800MPa，抗拉强度840～1000MPa，在典型服役矿井环境腐蚀速率为0.10～0.12mm/a。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料加工技术领域，具体涉及一种矿井环境服役下新型Q800耐蚀钢及其制备方法。
背景技术
高强结构钢是一种资源节约型同时也是一种技术含量高、附加值高的产品，低合金高强钢适应性强。目前市场上对于更高强度级别如800MPa级别的钢种的需求量逐渐增大。Q800作为一种低合金高强结构钢，因其具备强度高、韧性好、加工性能和焊接性能好等特点，属于高强钢中应用广泛的钢种之一，主要用于工程机械、煤矿机械、造船和钢结构等领域。
公开号为CN109972042A的中国专利公开了一种屈服强度800MPa级的耐低温耐腐蚀H型钢及其制备方法，得到的H型钢屈服强度≥800MPa，抗拉强度为860～940MPa，断后伸长率≥14.0，-20℃低温冲击≥50J。其力学性能优异，但该专利未就H型钢的耐蚀性能作详细说明，故认为其无法适应矿井下的服役环境。
公开号为CN104233077A的中国专利公开了一种高强度耐蚀钢的制备方法，具体公开了具有高强度的耐腐蚀钢板的生产方法，其成分设计中添加的Cr含量达到了13％～18％，该发明的成分设计不经济，成本很高，且该专利对耐蚀钢最终能达到哪种级别的性能未给出详细说明，而且根据现有技术及该专利公开的内容均无法合理推测。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出一种Cr含Ni设计，兼具良好力学性能、焊接性能以及耐腐蚀性能的矿井环境服役下的Q800耐蚀钢及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种用于矿井环境服役的Q800耐蚀钢，所述耐蚀钢包括以下质量百分比的化学成分：C:0.16％～0.19％，Mn:0.5％～1.0％，Si:0.2％～0.35％，Cr:1.3％～1.7％，S≤0.005％，P≤0.008％，Al≤0.035％，Nb:0.02％～0.03％，Ni:0.015％～0.025％，Mo:0.015％～0.025％，Ti:0.02％～0.03％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
上述Q800耐蚀钢，作为一种优选方式，所述耐蚀钢包括以下质量百分比的化学成分：C:0.17％～0.19％，Mn:0.5％～0.6％，Si:0.24％～0.30％，Cr:1.35％～1.45％，S≤0.005％，P≤0.006％，Al≤0.035％，Nb:0.025％～0.028％，Ni:0.020％～0.024％，Mo:0.018％～0.024％，Ti:0.020％～0.025％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
上述Q800耐蚀钢，作为一种优选方式，所述耐蚀钢的屈服强度≥800MPa，抗拉强度为840～1000MPa，在典型服役矿井环境下服役时的腐蚀速率为0.10～0.12mm/a。
本发明采用Cr含Ni设计，生产的耐蚀钢兼具良好力学性能、焊接性能以及耐腐蚀性能，适合矿井环境服役。所述Q800耐蚀钢中主要成分的作用表现如下：
C元素主要在钢中起到强化的作用，在一定范围内，随着C含量的提升，钢的强度提高；但是C在钢中形成的Fe3C不利于钢的耐蚀性，故将C含量限制在0.16％～0.19％。
Mo和Ti为强碳化物形成元素，在钢中添加Mo和Ti可以提高Cr的合金化效果，使得Cr元素固溶在基体内，提升钢的耐蚀性。在低碳钢中加入Mo元素可以推迟先共析铁素体转变，促进针状铁素体和贝氏体的形成，提高了低合金钢的强韧性；Mo元素能提高微合金元素在奥氏体中的固溶度，延迟微合金碳氮化物的沉淀析出，从而使更多的微合金元素在钢中得以保留，直至在较低温度下，微合金元素才能从钢的铁素体组织中析出，从而可以产生更大的沉淀强化作用。
Ni：在合金钢中加入Ni元素，钢基体上易形成Ni的钝化膜，提高钢基体的腐蚀电位，使钢基体的腐蚀倾向性降低，同时增加钢基体的稳定性。此外，Ni在钢基体上形成的钝化膜完整时，钝化膜的生成和溶解是一种动态的平衡状态，而当钝化膜发生破损时，破损时的部位会使钝化膜的生成速率大于钝化膜的溶解速率，从而使钢基体形成新的Ni钝化膜，继续保护钢基体防止其发生腐蚀倾向，也就是说，Ni钝化膜的存在使钢基体的自修复能力增强。
本发明还提供了一种用于矿井环境服役的Q800耐蚀钢的制备方法，所述Q800耐蚀钢具有上述化学成分，采用的技术方案如下：
一种用于矿井环境服役的Q800耐蚀钢的制备方法，所述Q800耐蚀钢具有上述耐蚀钢的化学成分，所述制备方法包括以下步骤：
1)合金的选择：按照上述Q800耐蚀钢的化学成分质量百分比选择合金；
2)冶炼和锻造：根据上述Q800耐蚀钢的化学成分要求，使用真空冶炼感应炉对选择的合金进行冶炼，冶炼后锻造成方坯；
3)轧制：将锻造得到的方坯在1180℃～1230℃加热保温，然后采用高温慢速大压下技术对加热后的方坯进行轧制得到钢坯；
4)调质热处理：将轧制得到的钢坯进行轧后在线淬火和回火处理。
本发明中，步骤2)中锻造的目的是减少耐蚀钢的金属内部缺陷，提升其性能。
上述制备方法中，作为一种优选方式，所述轧制步骤中，所述高温慢速大压下技术为：在1180℃～1230℃(例如，1190℃、1200℃、1210℃、1220℃)开始轧制，总压下率为84％～90％(例如，85％、86％、87％、88％、89％)，应变速率为0.2～2.0s-1(例如，0.4s-1、0.5s-1、0.8s-1、1.0s-1、1.2s-1、1.5s-1、1.7s-1、1.9s-1)，终轧温度控制在820～870℃(例如，830℃、840℃、850℃、860℃)。
上述制备方法中，作为一种优选方式，所述轧制步骤中，所述方坯在1180℃～1230℃(例如，1190℃、1200℃、1210℃、1220℃)加热保温120min～150min(例如，130min、140min、145min)。
上述制备方法中，作为一种优选方式，所述轧制步骤中，所述轧制包括粗轧和精轧。
上述制备方法中，作为一种优选方式，所述轧制步骤中，粗轧过程中，粗轧压下率为60％～70％(例如，62％、64％、65％、67％、69％)，粗轧变形率≥60％(例如，70％、80％、90％)。
上述制备方法中，作为一种优选方式，所述轧制步骤中，精轧过程中，精轧压下率为50％～60％(例如，52％、54％、55％、57％、59％)，精轧总变形率≥50％(例如，55％、60％、65％、70％、80％)。
本发明中，为了避免在轧制过程中出现心部偏析，从而影响耐蚀钢的强度和韧性，本发明采用二阶段轧制(即，粗轧和精轧)方法，且一阶段轧制变形率≥60％，二阶段总变形率≥50％。同时，为了提高耐蚀钢的塑韧性，需增加抗拉强度，将二阶段终轧温度控制在820～870℃。
上述制备方法中，作为一种优选方式，所述轧制步骤中，整体压缩比(即，轧前坯料的厚度/轧后钢板的厚度)>6倍(例如，6.5倍、7倍、8倍)。
由于高温时轧制所需轧制力较小，同时高温轧制时钢的温降不会太多，因而有利于钢的组织控制；慢速大压下技术有利用钢组织发生充分细化，能够提升钢的性能。同时，由于本发明中实验钢的强度高，因此，本发明采用高温慢速大压下技术进行控制轧制。
上述制备方法中，作为一种优选方式，步骤3)之后立刻进行步骤4)，即，轧制步骤后立即进行轧后在线淬火。
本发明中，轧后在线淬火即轧后立刻进行后续的调质热处理，这是因为，相较于钢冷却过后再进行调制热处理，可以缩短工艺流程，节约能耗。
上述制备方法中，作为一种优选方式，所述调质热处理步骤中，所述轧后在线淬火是将轧制步骤得到的钢加热至890℃～910℃(例如，895℃、900℃、905℃、909℃)，保温60～70min(例如，65min、68min)进行奥氏体化，然后水冷至室温，以使钢经过淬火后可以得到马氏体组织，具有较高的强度。
上述制备方法中，作为一种优选方式，所述调质热处理步骤中，所述回火处理是将淬火后得到的钢加热至590℃～610℃(例如，595℃、600℃、605℃)，保温80～90min(例如，82min、85min、87min)，然后空冷至室温。
本发明中，调质热处理包括轧后在线淬火+回火两部分，淬火时由于较快的冷速，钢会跳过铁素体相变区直接进行马氏体相变，获得马氏体组织，具有较高的强度。但由于淬火后的内应力较大，虽然有较高的强度，但是韧性较差，故在淬火后采用回火热处理，使钢的组织发生马氏体分解、碳化物形成与转变、渗碳体聚集和球化、α相回复再结晶等阶段变化。回火时，足够的热激活能使位错密度很高的板条状马氏体重新排列成网状和条状分布，转变为位错密度很低的具有最低能量和良好稳定性的等轴晶。另一方面，析出的细粒状碳化物已与α相脱离共格关系而聚集长大并粗化，阻碍α相的再结晶，从而使得钢的强度和塑性匹配优化，获得较高的机械性能。
上述制备方法中，作为一种优选方式，所述冶炼和锻造步骤中，冶炼终点温度控制在1640～1680℃(例如，1650℃、1660℃、1670℃)；终锻温度控制在800～850℃(例如，810℃、820℃、830℃、840℃)。
上述制备方法中，作为一种优选方式，所述方坯的厚度为60mm～100mm(例如，65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、95mm)。
本发明中，制备Q800耐蚀钢的坯料规格的选择根据轧机性能和轧制压下量进行确定，只要坯料尺寸符合冶炼和轧制条件要求，均可采用本发明所述的制备方法用于Q800耐蚀钢的轧制生产。
本发明中，由于整体压缩比(即，轧前坯料的厚度/轧后钢板的厚度)＞6倍，因此优选100mm厚度的坯料。
上述制备方法中，作为一种优选方式，所述Q800耐蚀钢为板材，厚度为10～16mm。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
本发明中，在相互不冲突的情况下，上述技术特征可以任意组合形成新的技术方案。
本发明所得耐蚀钢为屈服强度≥800MPa，抗拉强度为840～1000MPa的钢板，在典型服役矿井环境服役下的腐蚀速率为0.10～0.12mm/a，比传统800MPa级钢耐蚀性能提升了1.5倍以上。
本发明制造一种具有优异的力学性能以及耐矿井环境服役下腐蚀的钢材，可有效减少因腐蚀造成的钢材损失和设备失效，大大提高矿井用设备的服役寿命及可靠性。其基于现有生产工艺的制备方法使其具有良好的成本优势，且可以大量生产。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用Cr含Ni设计，生产的耐蚀钢兼具良好力学性能、焊接性能以及耐腐蚀性能，适合矿井环境服役。
2、本发明制造的耐蚀钢的力学性能优异，可有效减少因腐蚀造成的钢材损失和设备失效，大大提高矿井用设备的服役寿命及可靠性。
3、本发明制造的耐蚀钢是基于现有生产工艺的制备方法，这使其具有良好的成本优势，且可以大量生产。
4、本发明采用在线淬火工艺，可以缩短工艺流程，有效节约能源。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例1制备的16mm厚度耐蚀钢的金相组织示意图。
图2是本发明实施例1制备的16mm厚度耐蚀钢腐蚀后的宏观(图2a)及微观形貌图(图2b)。
图3是本发明实施例1中常规800MPa级钢腐蚀后的宏观(图3a)及微观形貌图(图3b)。
图4是本发明实施例2制备的16mm厚度耐蚀钢的金相组织示意图。
图5是本发明实施例2制备的16mm厚度耐蚀钢腐蚀后的宏观(图5a)及微观形貌图(图5b)。
图6是本发明实施例2中常规Q800钢腐蚀后的宏观(图6a)及微观形貌图(图6b)。
图7是本发明实施例3制备的16mm厚度耐蚀钢的金相组织示意图。
图8是本发明实施例3制备的16mm厚度耐蚀钢腐蚀后的宏观(图8a)及微观形貌图(图8b)。
图9是本发明实施例3中常规Q800钢腐蚀后的宏观(图9a)及微观形貌图(图9b)。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
实施例1
本实施例提供的用于矿井环境服役的Q800耐蚀钢，采用350mm双辊可逆式轧机，轧制力为1200KN，生产厚度规格为16mm的Q800耐蚀钢，具体元素组成如表1所示，余量为Fe及不可避免的杂质。
表1实施例1中16mm厚度的Q800耐蚀钢的化学成分
本实施例中上述化学成分的Q800耐蚀钢的制备方法包括以下步骤：
(1)冶炼和锻造：根据表1中的设计成分，使用真空冶炼感应炉对合金原料进行冶炼，冶炼后锻造成80mm(宽度)×100mm(厚度)×100mm(长度)的方坯，减少金属内部缺陷，提升性能；其中，冶炼终点温度控制在1640～1680℃；终锻温度控制在800～850℃。
(2)轧制：
首先对步骤(1)中锻造后得到的方坯进行加热，加热温度控制在1200℃，保温120min；接着，采用高温慢速大压下技术，对加热后的方坯进行轧制生产得到16mm薄规格钢板。其中，总压下率为84％。
在轧制过程中，为了避免出现心部偏析，从而影响耐蚀钢的强度和韧性，本实施例采用二阶段轧制方法，其中，一阶段轧制(即，粗轧)压下率为60％，变形率≥60％，二阶段轧制(即，精轧或Ⅱ阶段)总变形率≥50％，整体压缩比为6.25倍。为提高耐蚀钢的塑韧性，需增加抗拉强度，因此，二阶段终轧温度控制在820～870℃。
本实施例中，部分控轧控冷工艺参数如表2所示(其中，中间坯指的是粗轧后得到的钢坯)，盐雾腐蚀试验参数如表3所示，所得耐蚀钢性能参数如表4所示。
表2实施例1制备的Q800耐蚀钢的部分控轧控冷工艺参数
(3)调质热处理
将轧制得到的钢坯进行轧后在线淬火和回火处理。
轧后在线淬火：将轧制步骤得到的钢加热至910℃，保温60min进行奥氏体化，然后水冷至室温，以使钢经过淬火后可以得到马氏体组织，具有较高的强度。
回火处理：将上述淬火后钢加热至610℃，保温80min，然后空冷至室温。
表3实施例1中调质热处理后得到的Q800耐蚀钢的盐雾腐蚀实验参数
表4实施例1中调质热处理后得到的Q800耐蚀钢的耐蚀钢性能参数
现有技术中，常规Q800钢对耐腐蚀性能无明确要求，在本实施例中，以常规800MPa级钢(即常规Q800钢)作为对比，腐蚀环境为模拟矿井服役环境，按照GB/T 10125-2012中盐雾腐蚀实验的规定进行腐蚀速率测试。常规Q800钢的成分为：C:0.15％，Mn:1.63％，Si:0.39％，Cr:0.25％，S:0.003％，P:0.012％，Al:0.032％，Nb:0.028％，Ni:0.18％，Mo:0.1％，Ti:0.0012％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。经测试，常规800MPa级钢的腐蚀速率为0.1811mm/a，本实施例中制备得到的16mm厚度Q800耐蚀钢的腐蚀速率为0.1132mm/a。相比于常规800MPa级钢，本实施例得到的Q800耐蚀钢耐蚀性能提升了1.6倍。所述耐蚀钢的成型产品包括煤矿用液压支架、矿井用工程机械。
本实施例还对制备得到的Q800耐蚀钢的金相组织和腐蚀形貌进行了测定。图1示出了本实施例得到的Q800耐蚀钢的金相组织。图2示出了本实施例得到的Q800耐蚀钢腐蚀后的宏观(图2a)及微观形貌图(图2b)。图3示出了常规Q800耐蚀钢腐蚀后的宏观(图3a)及微观形貌图(图3b)。
由图1可知，本实施例制备的Q800耐蚀钢组织为马氏体。
由图2～3分析比较可知，相较于常规800MPa级钢，本钢种腐蚀后的产物多且致密，会在基体表面形成腐蚀产物膜，阻碍腐蚀的进一步发展，腐蚀产物量也更少，使其耐蚀能力更强。
实施例2
本实施例提供的用于矿井环境服役的Q800耐蚀钢，采用350mm双辊可逆式轧机，轧制力为1200KN，生产厚度规格为16mm的Q800耐蚀钢，具体元素组成如表5所示，余量为Fe及不可避免的杂质。
表5实施例2制备的16mm厚度的Q800耐蚀钢的化学成分
本实施例中上述化学成分的Q800耐蚀钢的制备方法包括以下步骤：
(1)冶炼和锻造：根据表5中的设计成分，使用真空冶炼感应炉对合金原料进行冶炼，冶炼后锻造成80mm(宽度)×100mm(厚度)×100mm(长度)的方坯，减少金属内部缺陷，提升性能；其中，冶炼终点温度控制在1640～1680℃；终锻温度控制在800～850℃。
(2)轧制：
首先对步骤(1)中锻造后得到的方坯进行加热，加热温度控制在1200℃，保温120min；接着，采用高温慢速大压下技术，对加热后的方坯进行轧制生产得到16mm薄规格钢板。其中，总压下率为84％。
在轧制过程中，为了避免出现心部偏析，从而影响耐蚀钢的强度和韧性，本实施例采用二阶段轧制方法，其中，一阶段轧制(即，粗轧)压下率为60％，变形率≥60％，二阶段轧制(即，精轧或Ⅱ阶段)总变形率≥50％，整体压缩比为6.25倍。为提高耐蚀钢的塑韧性，需增加抗拉强度，因此，二阶段终轧温度控制在820～870℃。
本实施例中，部分控轧控冷工艺参数如表6所示(其中，中间坯指的是粗轧后得到的钢坯)，盐雾腐蚀试验参数如表7所示，所得耐蚀钢性能参数如表8所示。
表6实施例2制备的Q800耐蚀钢的控轧控冷工艺参数
(3)调质热处理
将轧制得到的钢坯进行轧后在线淬火和回火处理，得到最终的Q800耐蚀钢。
轧后在线淬火：将轧制步骤得到的钢加热至890℃，保温70min进行奥氏体化，然后水冷至室温，以使钢经过淬火后可以得到马氏体组织，具有较高的强度。
回火处理：将上述淬火后钢加热至590℃，保温90min，然后空冷至室温。
表7实施例2调质热处理后得到的Q800耐蚀钢的盐雾腐蚀实验参数
表8实施例2调质热处理后得到的Q800耐蚀钢的耐蚀钢性能参数
在本实施例中，以常规800MPa级钢(即，常规Q800钢)作为对比，腐蚀环境为模拟矿井服役环境，按照GB/T 10125-2012中盐雾腐蚀实验的规定测定钢的腐蚀速率，常规Q800钢的腐蚀速率为0.1597mm/a，本实施例制备的Q800耐蚀钢，其腐蚀速率为0.1024mm/a(如表8所示)。本实施例中常规Q800钢的成分为：C:0.088％，Mn:1.81％，Si:0.19％，Cr:0.22％，S:0.003％，P:0.014％，Al:0.038％，Nb:0.033％，Ni:0.18％，Mo:0.152％，Ti:0.012％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。相比于常规Q800钢，本实施例制备的Q800耐蚀钢的耐蚀性能提升了1.56倍。所述耐蚀钢的成型产品包括煤矿用液压支架、矿井用工程机械。
本实施例还对制备得到的Q800耐蚀钢的金相组织和腐蚀形貌进行了测定。
图4示出了本实施例得到的Q800耐蚀钢的金相组织。图5示出了本实施例得到的Q800耐蚀钢腐蚀后的宏观(图5a)及微观形貌图(图5b)。图6示出了常规Q800钢腐蚀后的宏观(图6a)及微观形貌图(图6b)。
由图4可知，本实施例制备的Q800耐蚀钢组织为马氏体。
由图5～6分析比较可知，相较于常规Q800钢，本实施例制备的Q800耐蚀钢经腐蚀后的产物多且致密，会在基体表面形成腐蚀产物膜，阻碍腐蚀的进一步发展，腐蚀产物量也更少，使其耐蚀能力更强。
实施例3
本实施例提供的用于矿井环境服役的Q800耐蚀钢，采用350mm双辊可逆式轧机，轧制力为1200KN，生产厚度规格为16mm的Q800耐蚀钢，具体元素组成如表9所示，余量为Fe及不可避免的杂质。
表9实施例3制备的16mm厚度的Q800耐蚀钢的化学成分
本实施例中上述化学成分的Q800耐蚀钢的制备方法包括以下步骤：
(1)冶炼和锻造：根据表9中的设计成分，使用真空冶炼感应炉对合金原料进行冶炼，冶炼后锻造成80mm(宽度)×100mm(厚度)×100mm(长度)的方坯，减少金属内部缺陷，提升性能；其中，冶炼终点温度控制在1640～1680℃；终锻温度控制在800～850℃。
(2)轧制：
首先对步骤(1)中锻造后得到的方坯进行加热，加热温度控制在1200℃，保温120min；接着，采用高温慢速大压下技术，对加热后的方坯进行轧制生产得到16mm薄规格钢板。其中，总压下率为84％。
在轧制过程中，为了避免出现心部偏析，从而影响耐蚀钢的强度和韧性，本实施例采用二阶段轧制方法，其中，一阶段轧制(即，粗轧)压下率为60％，变形率≥60％，二阶段轧制(即，精轧或Ⅱ阶段)总变形率≥50％，整体压缩比为6.25倍。为提高耐蚀钢的塑韧性，需增加抗拉强度，因此，二阶段终轧温度控制在820～870℃。
本实施例中，部分控轧控冷工艺参数如表10所示(其中，中间坯指的是粗轧后得到的钢坯)，盐雾腐蚀试验参数如表11所示，所得耐蚀钢性能参数如表12所示。
表10实施例3制备的Q800耐蚀钢的控轧控冷工艺参数
(3)调质热处理
将轧制得到的钢坯进行轧后在线淬火和回火处理，得到最终的Q800耐蚀钢。
轧后在线淬火：将轧制步骤得到的钢加热至900℃，保温65min进行奥氏体化，然后水冷至室温，以使钢经过淬火后可以得到马氏体组织，具有较高的强度。
回火处理：将上述淬火后钢加热至600℃，保温85min，然后空冷至室温。
表11实施例3中调质热处理后得到的Q800耐蚀钢的盐雾腐蚀实验参数
表12实施例3中调质热处理后得到的Q800耐蚀钢的耐蚀钢性能参数
在本实施例中，以常规800MPa级钢(即，常规Q800钢)作为对比，腐蚀环境为模拟矿井服役环境，按照GB/T 10125-2012中盐雾腐蚀实验的规定测定钢的腐蚀速率，常规Q800钢的腐蚀速率为0.183mm/a，本实施例制备的Q800耐蚀钢，其腐蚀速率为0.12mm/a(如表12所示)。本实施例中常规Q800钢的成分为：C:0.093％，Mn:1.9％，Si:0.2％，Cr:0.25％，S:0.003％，P:0.018％，Al:0.039％，Nb:0.033％，Ni:0.2％，Mo:0.25％，Ti:0.008％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。相比于常规Q800钢，本实施例制备的Q800耐蚀钢的耐蚀性能提升了1.53倍。所述耐蚀钢的成型产品包括煤矿用液压支架、矿井用工程机械。
本实施例还对制备得到的Q800耐蚀钢的金相组织和腐蚀形貌进行了测定。
图7示出了本实施例得到的Q800耐蚀钢的金相组织。图8示出了本实施例得到的Q800耐蚀钢腐蚀后的宏观(图8a)及微观形貌图(图8b)。图9示出了常规Q800钢腐蚀后的宏观(图9a)及微观形貌图(图9b)。
由图7可知，本实施例制备的Q800耐蚀钢组织为马氏体。
由图8～9分析比较可知，相较于常规Q800钢，本实施例制备的Q800耐蚀钢经腐蚀后的产物多且致密，会在基体表面形成腐蚀产物膜，阻碍腐蚀的进一步发展，腐蚀产物量也更少，使其耐蚀能力更强。
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种用于矿井环境服役的Q800耐蚀钢，其特征在于，
所述耐蚀钢包括以下质量百分比的化学成分：C:0.16％～0.19％，Mn:0.5％～1.0％，Si:0.2％～0.35％，Cr:1.3％～1.7％，S≤0.005％，P≤0.008％，Al≤0.035％，Nb:0.02％～0.03％，Ni:0.015％～0.025％，Mo:0.015％～0.025％，Ti:0.02％～0.03％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的Q800耐蚀钢，其特征在于，
所述耐蚀钢包括以下质量百分比的化学成分：C:0.17％～0.19％，Mn:0.5％～0.6％，Si:0.24％～0.30％，Cr:1.35％～1.45％，S≤0.005％，P≤0.006％，Al≤0.035％，Nb:0.025％～0.028％，Ni:0.020％～0.024％，Mo:0.018％～0.024％，Ti:0.020％～0.025％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的Q800耐蚀钢，其特征在于，
所述耐蚀钢的屈服强度≥800MPa，抗拉强度为840～1000MPa，在典型服役矿井环境下服役时的腐蚀速率为0.10～0.12mm/a。
4.一种如权利要求1～3任一项所述的Q800耐蚀钢的制备方法，其特征在于，
所述制备方法包括以下步骤：
1)合金的选择：按照权利要求1-3任一项所述Q800耐蚀钢的化学成分质量百分比选择合金；
2)冶炼和锻造：根据权利要求1-3任一项所述Q800耐蚀钢的化学成分要求，使用真空冶炼感应炉对选择的合金进行冶炼，冶炼后锻造成方坯；
3)轧制：将锻造得到的方坯在1180℃～1230℃加热保温，然后采用高温慢速大压下技术对加热后的方坯进行轧制得到钢坯；
4)调质热处理：将轧制得到的钢坯进行轧后在线淬火和回火处理。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
所述轧制步骤中，所述高温慢速大压下技术为：在1180℃～1230℃开始轧制，总压下率为84％～90％，应变速率为0.2～2.0s-1，终轧温度控制在820～870℃；
优选地，所述方坯在1180℃～1230℃加热保温120min～150min。
6.根据权利要求4～5任一项所述的制备方法，其特征在于，
所述轧制包括粗轧和精轧；
优选地，粗轧过程中，粗轧压下率为60％～70％，粗轧变形率≥60％；
优选地，精轧过程中，精轧压下率为50％～60％，精轧总变形率≥50％；
优选地，所述轧制步骤中，整体压缩比>6倍。
7.根据权利要求4～6任一项所述的制备方法，其特征在于，
所述轧制步骤之后立刻进行调质热处理步骤中的轧后在线淬火。
8.根据权利要求4～7任一项所述的制备方法，其特征在于，
所述调质热处理步骤中，所述轧后在线淬火是将轧制步骤得到的钢加热至890℃～910℃，保温60～70min进行奥氏体化，然后水冷至室温；
优选地，所述调质热处理步骤中，所述回火处理是将淬火后得到的钢加热至590℃～610℃，保温80～90min，然后空冷至室温。
9.根据权利要求4～8任一项所述的制备方法，其特征在于，
所述冶炼和锻造步骤中，冶炼终点温度控制在1640～1680℃，终锻温度控制在800～850℃；
优选地，所述方坯的厚度为60mm～100mm。
10.根据权利要求4～9任一项所述的制备方法，其特征在于，
所述Q800耐蚀钢为板材，厚度为10～16mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210810 |