本技术涉及桥梁钢制造领域,介绍了一种低碳贝氏体耐候桥梁钢及其制备工艺。通过精确的合金设计和TMCP工艺,实现了超细晶粒贝氏体结构,提升了材料在超低温环境下的韧性和耐候性。
背景技术
随着全球经济的快速发展,建筑结构的规模与复杂性日益增大,对于具有强韧性、耐蚀性、焊接性等优异综合性能的桥梁钢的需求日益增加。目前对耐候桥梁钢的研究主要集中在耐腐蚀性能、低温韧性和高强度领域,然而当前的耐候桥梁钢成分体系主要以Cu-Cr-Ni体系为主,难以满足较高盐度水平下的耐蚀性能要求,一般需要涂装处理,而涂装成本一般占据初始建造费用的12%,而且每隔6~12年就需重新涂装,这无疑大大增加了生产成本;低温韧性的研究目前主要针对-60℃的温度水平,对于更低温度下冲击韧性的研究成果较少;而在高强度领域,主要通过添加Nb、V、Ti等强化金属元素和合理的轧制及热处理工艺,但是这同样大大增加了生产成本。总结而言,目前低温环境用耐候桥梁钢难以达到高强度、易焊接、低温韧性、低成本、耐蚀性之间的平衡,因此开发一种兼具多种良好性能的低温环境用耐候桥梁钢具有重要意义。
公开号为CN 117448674 A的中国专利申请公开了“一种高原环境用550MPa级耐候桥梁钢及其制造方法”,钢板化学成分组成和质量百分含量为C:0.05%~0.08%,Si:0.2%~0.5%,Mn:1.4%~1.8%,P:0.08%~0.15%,S:≤0.003%,Mo:0.1%~0.3%,Cu:0.1%~0.3%,Cr:1.4%~1.8%,Nb:0.03%~0.05%,Ti:0.008%~0.002%,Ni:0.2%~0.4%,Al:0.02%~0.04%,其余为Fe及不可避免杂质;采用了TMCP+亚稳调质的工艺,最终成品屈服强度为≥600MPa,抗拉强度为750~850MPa,延伸率>20%,屈强比<0.85,-40℃冲击功≥120J,在青藏典型高原环境下百年寿命周期减薄量<0.8mm。其强度和耐腐蚀性能较好,但是其较高的P含量容易导致“冷脆”现象发生,使其仅能满足-40℃的冲击性能,难以满足超低温环境下的使用要求。
公开号为CN 117305697 A的中国专利申请公开了“一种9Ni钢板及其制造方法”,其钢板化学成分含量为:C:0.04%~0.05%,Si:0.15%~0.35%,Mn:0.50%~0.80%,Ni:8.5%~9.5%,P:≤0.004%,S:≤0.002%,Al:0.015%~0.045%,其余为Fe及不可避免杂质;采用热机械轧制配合QT热处理工艺调控微观组织,最终成品性能为:屈服强度≥590MPa,抗拉强度≥690MPa,延伸率≥19%,屈强比≤0.9,-196℃冲击功≥100J。该钢具有优异的低温韧性,但是高Ni含量所代表的高昂生产成本决定其无法大规模应用于桥梁用钢。
公开号为CN 116637931 A的中国专利申请公开了“一种高韧性高锰奥氏体低温钢板的轧制方法”,其钢板化学成分含量为:C:0.41%~0.50%,Si:0.20%~0.27%,Mn:22.5%~25%,Cu:0.41%~0.50%,V:0.02%~0.05%,Cr:3.2%~4.0%,Nb:0.011%~0.015%,P:≤0.010%,S:≤0.0014%,Al:0.015%~0.045%,其余为Fe及不可避免杂质;采用热轧和淬火工艺最终获得力学性能为:屈服强度:402~442MPa,抗拉强度:802~832MPa,延伸率:57%~64%,-196℃冲击功≥203J。该钢展现出极为优异的低温韧性,但是其强度偏低。此外,其超过25%的高合金含量和奥氏体组织提高了焊接难度,对于桥梁用钢而言存在局限性。
综上所述,现有的钢种大多仅满足一个或数个性能要求,无法适配高强度、易焊接、低温韧性、低成本、耐蚀性综合性能的需求。通过合理的合金化手段和TMCP技术调控显微结构来获得上述性能的良好匹配对于桥梁建筑工程的建设具有重要意义。
实现思路