一种新型高强耐候钢的研发

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耐候钢由于其优良的耐大气腐蚀性能，可以不用涂装而直接使用，降低了钢结构的运行和维护成本，因而获得了广泛应用。高强耐候钢是指屈服强度不小于450MPa的耐候钢，同时还需要保证低温韧性、焊…

耐候钢由于其优良的耐大气腐蚀性能，可以不用涂装而直接使用，降低了钢结构的运行和维护成本，因而获得了广泛应用。高强耐候钢是指屈服强度不小于450 MPa的耐候钢，同时还需要保证低温韧性、焊接和疲劳性能等。我国目前市场上高强度高韧性耐候钢板的种类虽多，但大部分只适用普通工业大气环境，对于既适用于普通工业大气环境，又适用于含盐量较高的沿海大气环境的全候性钢板则比较缺少。江苏省（沙钢）钢铁研究院研发了一种新型450 MPa级别的高强全候性耐候钢，取得了良好效果。

一、成分设计

为了提高钢板的冲击韧性和焊接性能，目前普遍采用低碳(质量分数不大于 0.1%)设计。提高耐蚀性的途径主要是添加适量的耐候性元素，如Cu、Si、Cr、Ni和Mo等元素。该研究院采用低碳高镍无铬设计，通过添加适量的Ni、Cu 和 Mo 以提高耐候性。采用 80 kg 真空感应炉冶炼钢锭，其化学成分(质量分数，%)为：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, 其余为 Fe。

二、轧制工艺

低碳钢提高钢强度的方法主要是通过微合金化和控轧控冷技术。该研究院通过连续冷却相转变行为的研究和试验，确定轧制工艺。试样以10 ℃/s 速度加热至 1050 ℃，以 1 ℃/s 速度加热至1200 ℃，保温 5 min；试样以 5 ℃/s 的冷速冷却到850 ℃，然后保温 3 s 后进行压制，压下量为 60%，变形速率为 1 s- 1；保温 1 s 后冷却至室温。获得20 mm厚的钢板。其工艺关键是：精轧温度约为850 ℃、累计压下率不小于0.6、轧后冷速为15～30 ℃/s、终冷温度不大于579 ℃。

测试结果表明，该钢板的屈服强度和抗拉强度分别为458和557 MPa，伸长率不小于 28%，－40℃冲击功不小于322J，－60℃冲击功不小于287 J。其强度和低温冲击韧性均达到试验目标。72小时亚硫酸氢钠和氯化钠溶液周期性浸润试验结果显示，所获钢板的耐蚀性比Q345B分别提高了约49%和40%，显示了该材料良好的耐蚀性。而且，在无预热和后热处理的条件下，采用线能量为 30 kJ/cm的埋弧焊对试制钢板进行焊接，得到了无缺陷焊接接头；热影响区的熔合线和熔合线＋1 mm位置处在－40 ℃下的冲击功分别为156 J和216 J，揭示了该钢板良好的焊接性能。

组织检测表明，所得钢板以多边形铁素体和退化珠光体为主，晶粒尺寸为3～10 μm，并含有少量M-A 组元（马-奥岛）。取向差15°以上的大角度晶界所占比例约为75%，其有效晶粒尺寸为3.6 μm。该材料优异的低温冲击韧性与钢板有效晶粒尺寸较小以及大角度晶界所占比例较高有关。弧焊焊接接头热影响区的组织：粗晶区主要为上贝氏体组织；细晶区主要为铁素体和部分上贝氏体，还有少量的M-A 组元及珠光体；临界区主要为多边形铁素体和少量M-A 组元。该钢板良好的焊接性能与这些组织特征相关。

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