耐候钢发展及技术难点浅析
耐候钢SPA-H热轧带钢轧制工艺控制技术

耐候钢 SPA-H热轧带钢轧制工艺控制技术摘要:耐候钢具有耐腐蚀,成本低的特点,广泛应用于集装箱板、桥梁等用钢,是市场上较为畅销的品种钢。
针对其铜裂表面缺陷、板带轧制过程不稳定性和产品力学性能命中差等问题,本文结合1780热轧线生产耐候钢SPA-H生产实践,研究优化改进耐候钢生产工艺,加热炉坚持“热送热装,快速出钢,减少在炉时间”改善表面质量,精轧优化设备、轧制力、活套参数、板形等相关数据,提高精轧轧制稳定性,提高FDT,降CT,快速冷却保证性能命中,取得显著效果。
关键词:耐候钢;性能;铜裂;稳定性0 引言耐候钢SPA-H轧制存在难题:①表面质量差,容易出现铜裂缺陷;②材质硬,精轧轧制过程不稳定,精轧轧机间中间浪明显,卡钢风险大;③性能不稳定,抗拉强度容易低等。
燕钢1780轧线对耐候钢工艺重点改进,实现了表面质量良好,轧制稳定,可大批量轧制耐候钢SPA-H,对其他轧线生产耐候钢也有一定指导意义。
1 耐候钢SPA-H钢种特性耐候钢是指在大气中比普通碳素钢具有优良的耐腐蚀性能,只是含少量的合金元素的价格低廉的低合金钢。
耐候钢的耐大气腐蚀性能为普通碳素钢的2-8倍,且随着使用寿命的延长,抗腐蚀能力越强。
耐候钢除了具有良好的耐腐蚀性,还具有优良的力学、焊接等使用性能。
1.1 成份设计耐候钢成份设计不仅要满足钢的耐腐蚀性能、力学性能和工艺性能,而且还要考虑钢的生产成本,因此需充分发挥合金元素的作用,从而实现低成本应用。
表1燕钢SPA-H内控成份(1)碳,碳是强化钢的有效元素,随着碳含量的增加,钢的强度、硬度提高,而塑性、韧性降低。
兼顾耐候钢的焊接性能、抗腐蚀性能,耐候钢的碳成份采取低碳工艺控制,含碳量在0.06-0.09%范围内。
(2)铜,钢中加入少量的铜,可以提高钢的耐腐蚀性。
但铜含量超过0.3%时,耐腐性能提高变得缓慢。
故钢种加入少量的铜,可有效提高钢的耐腐蚀性,特别是和磷配合,效果显著。
但含铜钢存在热加工敏感性问题,易产生铜裂。
耐候钢在输电铁塔上的应用及存在的问题

耐候钢在输电铁塔上的应用及存在的问题岳增武;翟季青;刘延华;李辛庚【摘要】耐候钢在大气中能形成致密和粘附良好的稳定锈层,因而具有比普通碳钢更好的耐腐蚀性能,将耐候钢应用于输电铁塔是未来防腐蚀技术的重要发展方向.耐候钢在国外已成功应用数十年,包括应用于输电杆塔,在国内的输电铁塔上尚未规模化应用.综述耐候钢的耐蚀机理、影响因素及耐候钢的锈层稳定化处理技术,并总结将耐候钢应用于输电铁塔亟待解决的问题.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2016(043)006【总页数】4页(P10-13)【关键词】输电铁塔;耐候钢;腐蚀;锈层【作者】岳增武;翟季青;刘延华;李辛庚【作者单位】山东电力工业锅炉压力容器检验中心有限公司,济南 250003;国网山东省电力公司,济南 250001;国网山东省电力公司,济南 250001;山东电力工业锅炉压力容器检验中心有限公司,济南 250003【正文语种】中文【中图分类】TG174长期以来,我国输电线路铁塔主要采用热镀锌角钢为塔材,并进行周期性的防腐蚀维护。
调查结果表明,山东沿海地区铁塔的平均首次维护时间为13.2年,平均维护间隔为6.6年,要实现铁塔40年服役寿命,平均需要进行5次防腐蚀维护[1]。
耐候钢可以在一些环境中裸露使用,其一次性投资与镀锌钢相近,但由于省去了防腐维护工序,全寿命周期成本明显降低。
它在大气中的耐蚀性能依赖于表面形成的稳定化锈层,然而,在自然环境中要完成锈层的稳定化一般需要数年时间,在形成稳定化锈层之前,常出现锈液流挂与飞散的现象,污染周围环境并影响外观,特别是在含有Cl-的海洋性大气环境,传统耐候钢表面难以生成保护性的稳定锈层,因此无法表现出优良的抗腐蚀性能。
目前耐候钢在欧美、日本等国得到广泛应用。
在我国,耐候钢在铁路、船舶等行业已批量使用。
国家电网公司正在进行相关的可行性研究,并在输电线路工程中进行了耐候钢的尝试性应用。
耐候钢Cor-Ten包括 Cor-Ten A(Cu、P、Cr、Ni合金化)系列和Cor-Ten B (Cr、Mn、Cu合金化)系列。
热轧耐候钢点状铁皮缺陷分析与控制

a n d Ni o n Ho t Wo r k a b i l i t y o f Ho t — r o l l e d Mi l d S t e e l [ J ] .I S I J
Ho t Ro l l e d W e a t h e r i n g ' Re s i s t a nt S t e e l
Yi LI U ra ng TAN W a n H AN Bi n YA NG
( Re s e a r c h a nd De v e l op me nt Ce nt e r o f WI S Co , Wu h a n 4 3 0 0 8 0, Hu b e i )
渐变 薄时 , 侵人 基体 的这 层氧化 铁皮 逐渐 变 浅 , 并在
除鳞水 的作 用 下 从 板坯 表 面 去 除 。另 外 加 大 除鳞 , 有利 于增加 板坯 表 面 氧 化铁 皮 与 基 体 间 的热 应 力 ,
增加 表面 氧化铁 皮剥 离性 。
2 . 2 工 艺 措 施
入是 造成 某钢 厂 热 轧 含 C u 、 Ni 耐 候 钢 表 面 出现 的 点状 氧化 缺 陷缺 陷 的 主要 原 因 , 而界面富集的 C u 、
I n t .,1 9 9 7, 3 7 ( 3 ): 21 7 —2 2 3 .
[ 3 3
N. I ma i , N. Ko ma t s u b a r a a n d K. Ku n i s hi g e . Ef f e c t o f Cu
耐候钢工艺流程

耐候钢工艺流程耐候钢是一种具有高强度、耐腐蚀和耐热性能的合金钢,常用于建筑、桥梁、汽车、船舶等领域。
在制造耐候钢时,需要使用一些特殊的工艺流程来保证其性能和质量,下面就介绍一下耐候钢的工艺流程。
1. 原材料的选择耐候钢的制造需要使用一些特殊的合金材料,如镍、钼、铬等。
这些材料可以使钢具有更好的抗腐蚀和耐热性能。
在选择原材料时,需要严格按照标准进行筛选和检验,以保证材料的质量和性能。
2. 熔炼和铸造耐候钢的制造需要通过熔炼和铸造的方式来得到成品。
在熔炼过程中,需要加入一些特殊的合金材料,以使钢具有更好的耐腐蚀和耐热性能。
在铸造过程中,需要根据不同的形状和尺寸来进行铸造,以得到符合要求的成品。
3. 热处理热处理是耐候钢制造中非常重要的一步,它可以显著地改善钢的性能和质量。
在热处理过程中,需要将钢加热到一定温度,然后经过冷却过程,以改变钢的组织结构和硬度。
这样可以使钢具有更好的强度和韧性,同时也可以提高钢的耐腐蚀和耐热性能。
4. 表面处理为了保护耐候钢的表面,需要进行一些特殊的表面处理。
例如,可以进行喷砂、喷丸、酸洗等处理方式,以去除表面的氧化层和锈蚀物,同时也可以增加钢的表面硬度和耐腐蚀性能。
5. 检测和质量控制在耐候钢制造过程中,需要进行严格的检测和质量控制,以保证成品的质量和性能符合要求。
例如,可以进行化学成分分析、机械性能测试、耐腐蚀性能测试等方式,以确保成品的质量和性能符合标准要求。
耐候钢的制造需要进行一系列特殊的工艺流程,包括原材料的选择、熔炼和铸造、热处理、表面处理以及检测和质量控制等方面。
只有严格按照流程和标准进行制造,才能得到高质量、高性能的耐候钢产品。
2023年耐候钢行业市场发展现状

2023年耐候钢行业市场发展现状耐候钢行业市场发展现状随着人们对建筑工程质量、安全性和外观的要求提高,耐候钢逐渐成为建筑材料领域的热门选择。
本文将介绍耐候钢行业市场发展现状。
一、全球市场耐候钢最早出现在欧洲,日益普及,并在欧洲市场占据了很大份额。
随着耐候钢的热度增加,全球耐候钢市场将会持续增长。
一些国家对于耐候钢的建筑法规不断升级,也给了耐候钢更广阔的发展空间。
目前,全球最大的耐候钢生产国是德国,其次是中国和日本,占全球耐候钢生产总量的三分之二。
全球市场上,耐候钢的需求以建筑业为主,特别是高端建筑、桥梁、海洋结构和钢结构等大型工程。
二、国内市场中国距离成为耐候钢生产强国还有一段路,但是中国的耐候钢市场发展前景广阔。
随着人们对建筑质量及环保的要求越来越高,在建筑工程中使用耐候钢,既提高了建筑质量,还有效地解决了造成二次污染的问题。
近年来,国内耐候钢行业发展趋势良好,具有以下几个方面特点:1.产品质量不断优化:国内耐候钢生产企业在技术上不断投入,不断研发出具有更优异性能的耐候钢产品,各类指标都得到不断提高,产品质量不断优化。
2.市场需求持续增长:随着耐候钢在建筑行业中的应用不断扩大,市场需求也在不断增长。
耐候钢已成为互联网、电力、化工、航空等领域的重要材料之一。
3.市场竞争日趋激烈:国内耐候钢市场的竞争日趋激烈,国内企业面临国外竞争压力,国内市场价格战也在悄然升温,企业对耐候钢的产品价格也做出了调整。
总体而言,国内耐候钢行业市场发展前景看好,有望继续保持增长趋势。
三、未来发展趋势1. 地产建筑需求增长:随着房地产市场稳步回升,耐候钢也将在建筑领域中增加不少需求。
2. 精细化操作方式:国内的耐候钢行业正在逐渐从简单的生产方式转向精细化操作方式,以达到节约材料和能源的目的,进一步降低生产成本。
3. 国际经济全球化不断推进:随着国际经济全球化不断推进,不断增加耐候钢的出口数量。
因此,国际市场提供了新的机遇和挑战,把握市场变化,着重质量、研发及新型功能的开发和研制,是耐候钢企业必须面对和克服的。
2023年耐候钢行业市场前景分析

2023年耐候钢行业市场前景分析随着环保和可持续发展理念的逐步普及,耐候钢在建筑、航空、航海、铁路、公路和桥梁等领域的应用逐渐增加。
市场前景广阔,以下是耐候钢行业市场前景分析:一、政策支持力度大国内以钢结构为主要材料的建筑业正面临全面转型升级的阶段,政府支持和推广耐候钢等新型结构材料也为耐候钢产品的开发和应用创造了机会。
此外,随着我国城市化步伐的加快,各种市政工程项目也在不断增加,这也将为耐候钢产品的需求提供巨大的保障。
二、市场需求增长潜力大目前,我国建筑业发展迅速,市场需求增长潜力大。
近年来,我国钢结构行业的发展呈现出持续快速的发展态势,其中耐候钢已逐渐成为建筑业的首选材料之一。
良好的环境适应能力和极强的耐蚀性,使得耐候钢在各种恶劣自然环境中得到了广泛的应用,并且日益受到市场的青睐。
三、行业发展空间广阔随着我国经济和工业的飞速发展,耐候钢产业正处于快速成长的初期阶段,未来的市场发展空间非常广阔。
随着新型建材的推广和使用,耐候钢产品必将逐步替代传统钢材,应用领域将进一步扩大。
其中,钢结构领域的应用增长最为明显,国内耐候钢市场向着高质量、国际化的发展方向不断前进,市场环境及竞争环境有利可期。
四、市场竞争激烈尽管耐候钢的市场前景广阔,但行业内外部竞争激烈,市场份额的分配也十分复杂。
目前,耐候钢市场上产品种类繁多、质量不均、价格波动大,市场乱象难以避免。
因此,耐候钢企业需从产品特性、质量管理、营销能力等方面进行不断提升,以为市场需求提供全方位、一体化的服务,同时也要求企业具备足够的市场敏感度与创新能力,才能在市场上立足。
综上所述,耐候钢的市场前景广阔,但同时也要求企业具有高品质、高节能、高效益、高环保的产品,并且具备足够的市场敏感性和创新能力,才能在竞争激烈的市场中立于不败之地。
随着产业的快速发展和技术的不断进步,耐候钢产品必将在未来的市场竞争中呈现更加广阔和强劲的增长趋势。
耐火耐候钢的研究与应用3篇

耐火耐候钢的研究与应用3篇耐火耐候钢的研究与应用1耐火耐候钢的研究与应用随着现代工业的不断发展,越来越多的极端环境下的材料需求被提出。
其中,有些应用需要材料能够在高温、腐蚀等极端环境下表现良好。
耐火耐候钢因其较高的抗氧化性、耐腐蚀性以及较好的物理机械性能,在这些特殊环境应用中受到了广泛关注。
耐火耐候钢是一种合金钢,钢中含有铬、镍、铜等元素,通过摩尔比的调整,使其在较高的温度和气氛条件下能形成保护氧化物层,从而减少钢的腐蚀和氧化。
而耐火钢则是具备良好的高温强度、泵浦性、耐腐蚀性和热疲劳性的材料,其表面可形成一种耐高温氧化的薄层,从而提高其氧化稳定性。
种类常见的耐火耐候钢种类包括哈氏合金、Ferralium合金、莫氏合金、铝硅合金等。
其中,哈氏合金是一种奥氏体不锈钢,具备很高的抗氧化、耐腐蚀能力,还具备较强的抗热疲劳性。
Ferralium合金则是一种镍、钼和铬合金,添加了少量的磷和硅,其抗腐蚀特性甚至比一些耐蚀钢还要好。
莫氏合金是一种镍、铬、钼和铁合金,具有优异的抗高温性、强度和韧性,被广泛应用于航空航天工业等高技术领域。
铝硅合金则是一种高温合金,用于制造航天发动机等。
应用耐火耐候钢广泛应用于一些特殊行业,如石化、医药、航空航天、核电站等。
石化行业中,需要大量使用耐腐蚀性能较好的材料,而耐火耐候钢的抗腐蚀性能则能使其长期服役。
在医药行业,高温灭菌是保障品质的重要环节,而耐火耐候钢的高温抗氧化性能大大提高了灭菌的效率和清洁度。
在航空航天和核电站行业中,E690钢和高温耐腐蚀钢被广泛应用于制造引擎和制造核反应堆压力容器。
未来展望随着技术的不断发展,耐火耐候钢的应用前景将越来越广阔。
未来的挑战是使这些材料更加耐高温、更加防护腐蚀,进一步提高其材料性能。
同时,相关研究人员还需在新材料的开发、设计和生产过程中不断推陈出新,不断创新和探索,以满足全球市场和各行各业的需求。
结论耐火耐候钢因其出色的性能在特殊环境应用中受到了广泛重视。
耐候钢的发展及开发中的关键技术浅析

特 点 , 种 钢 的典 型牌 号是 Q 9 GNH( 国标 牌 号 这 25 原
类是 着 重 考虑 其 耐 大 气腐 蚀性 能 , 中 的耐 钢
腐 蚀 合 金 元 素 以 c ~ P 基 础 , 有 0 0 ~ u 为 含 .7
4 国内主要行业消 费情况
耐 候钢 按用途 分为 : 集装 箱用 耐候 钢 、 路用 耐 铁 候钢 、 建筑 用 耐候 钢 、 炉用 耐候 钢 等 。 锅 目前 建 筑 用
联 系人 : 陈勇 、 3 岁 , 男,7 大学 , 高级工程师, 乌鲁木齐( 3 0 2新疆钢铁研究所 802)
维普资讯
2 0 年第 4 06 期
新疆 钢 铁
总 10 期 0
市场 有 限 , 主要 介 绍集装 箱 和铁 路 用 耐候 钢在 国内
主 要是 仿 制 国外 技 术 。 0 纪 8年 代 耐候 钢 被列 自2 世 0 入 国家重 点技 术攻关 项 目之后 , 得到 迅速 发展 , 由仿 制逐 渐 走 出了具 有 自 己特 色 的道路 。 过 “ 五 ” 经 六 和 “ 五 ” 关 , 制 出了 以0C P i 、9 u C NJ 七 攻 研 9 u TRE 0C P r 、
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3 我 国研 究开发耐候钢历程简述
我 国从2 世 纪6 年 代起 开始 研 制 耐候 钢 , 0 0 当时
P 钢 中起 着 活 性 阴 极 的 作 用 , 一 定条 件 下 可 以 在 在 促 进 钢产 生 阳极 钝 化 , 而 降 低 钢 的腐 蚀 速度 ; u 从 C
的发 展空 间 。
元素 , 目前我 国耐 候 钢 主要 有 三 大 系列 : u P 、 c— 系
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耐候钢的发展及技术难点浅析秦树超董志强邢台钢铁有限责任公司摘要:本文介绍了耐候钢的发展历史、分类情况及合金元素在耐候钢中的作用,同时简要分析了生产含铜耐候钢的技术难点。
关键词:耐候钢合金元素铜脆1前言耐候钢是指通过添加少量合金元素,使其在大气中具有良好耐腐蚀性能的低合金高强度钢。
耐候钢的耐大气腐蚀性能为普通碳素钢的2-8倍,并且使用时间愈长,耐蚀作用愈突出。
耐候钢除具有良好的耐候性外,还具有优良的力学、焊接等使用性能。
耐候钢的耐大气腐蚀性能远高于普碳钢,在国外被广泛应用于集装箱、桥梁、汽车、铁路车辆和建筑等制造行业,目前国内耐候钢主要用于集装箱、铁路车辆,由此可见我国的耐候钢应用领域还有很大的发展空间。
2耐候钢的发展及种类耐候钢的研制起源于欧美。
早在1900年,欧美的科学家就发现Cu可以改善钢在大气中的耐蚀性能。
1916年美国实验和材料学会(ASTM)开始了大气腐蚀的研究。
30年代美国的U.S. Steel公司首先研制成功了耐腐蚀高抗拉强度的含Cu低合金钢——Corten钢,并在60年代不涂漆直接用于建筑和桥梁。
其中应用最普遍的是高P、Cu加Cr、Ni的Corten-A 系列和以Cr、Mn、Cu合金化为主的Corten-B系列。
这种耐候钢在欧洲、日本也得到广泛应用。
我国自60年代起大量研制耐候钢,并发展了一些自己的钢种,如鞍钢集团的08CuPVRE系列、武钢集团的09CuPTi系列、济南钢铁公司的09MnNb、上海第三钢铁厂的10CrMoAl和10CrCuSiV等。
现在,国外已将耐候钢逐渐当作普通钢种来广泛使用,在钢种开发、使用及设计施工上也逐渐作了详细规定。
总的来说,目前的耐候钢都是以Corten为基础,有的加人微合金化元素,提高强度,美国的Mayari-R钢,耐蚀性是普通钢的3-6倍,日本的加铌钢River-ten,日本的加钛钢Hi-YAW-ten等,有的是去掉Corten钢中的磷、镍、铬,改加其他元素。
国内外耐候钢发展的主要历程如表1所示[1]。
表1 国内外耐候钢的发展历史时间记述1900 美国开始含铜钢——早期耐候钢的研究与开发1933 美国U.S. Steel公司推出Corten-A型低合金耐候钢1955 日本开发耐候钢1959 美国开始使用裸耐候钢1961 中国开始试制16MnCu钢1965 中国试制出09CuPTi薄钢板日本建成第一座耐候钢大桥(涂漆)1967 中国首次用于试验车辆日本建成第一座裸耐候钢桥(知多2号桥)1968 日本制定JIS 63114“焊接构造用耐候性热轧钢材”,即SMA钢材标准化1969 德国开始使用裸耐候钢1972 英国开始使用裸耐候钢1980 日本建成第三大川桥(最初用于桥梁的衍架)1983 日本制定了将Smaoop作为涂装用耐候钢、Smaoow作为不涂装用耐候钢的JIS标准,并且用于建造志染川桥(Ⅱ型钢架)1984 中国制定高耐候性结构钢国家标准1988 中国初步试制出NH-35q桥用耐候钢1990 中国建成国内第一座裸耐候钢桥1999 中国试制出JT系列塔桅高耐候钢性结构钢根据耐候钢的性能特点,常规的耐大气腐蚀钢可以分为两大类:一类是着重考虑其耐大气腐蚀性能,钢中的耐腐蚀合金元素以Cu-P为基础,含有0.07%-0.15%的P,作为一般结构用钢,称为高耐候性钢。
这类钢主要用于车辆、塔架、建筑等结构件中,其耐候性能比焊接结构用耐候钢好,我国的GB/T 4171系列、美国的ASTM A242系列和日本JIS3125中的SPA-H均属此类。
另一类是既考虑其耐大气腐蚀性能,又考虑其焊接性能,主要是限制了P的含量,一般规定P的含量小于0.04%,称为焊接结构用耐候钢。
这类钢主要用于桥梁、建筑等大型焊接结构中,我国的GB/T 4172系列、美国的ASTM A588系列、日本的JIS G3114系列属此类。
我国针对耐候钢的不同用途有不同的标准,我国主要关于耐候钢的标准有GB/T 4171《高耐候结构钢》,主要钢种为Q××GNH(L),其中××代表屈服强度,L代表含有Cr、Ni元素;GB/T 4172《焊接结构耐候钢》,主要钢种有Q××NH,其中××代表屈服强度;GB/T 18982《集装箱用耐腐蚀钢板及钢带》,主要钢种有Q××GNH(L)J、Q××NHYJ,其中L代表含有Cr、Ni元素,NHY代表耐海洋,J代表集装箱;TB/T 1979《铁道车辆用耐大气腐蚀钢订货技术条件》,主要钢种以含有的合金元素表示,如08CuPVRE、09CuPCrNi等。
3合金元素在耐候钢中的作用耐候钢有良好的抗大气腐蚀能力,其中合金元素起到了决定性作用[2],包括:1)降低锈层的导电性能,自身沉淀并覆盖钢表面;2)影响锈层中物相结构和种类,阻碍锈层的生长;3)推迟锈的结晶;4)加速钢均匀溶解;5)加速Fe2+向Fe3+的转化,并能阻碍腐蚀产物的快速生长;6)合金元素及其化合物阻塞裂纹和缺陷。
耐候钢中加入的合金元素对其耐大气腐蚀性能的影响不尽相同,下面是各合金元素的具体作用[3,4]。
C:对钢的耐大气腐蚀不利,同时C影响钢的焊接性能、冷脆性能和冲压性能等,耐候钢中C含量被控制在0.12%以下。
Cu:在钢中加入0.2%-0.4%的Cu时,无论在乡村大气、工业大气或海洋大气中,都具有较普碳钢优越的耐蚀性能。
关于Cu对改善钢的耐大气腐蚀性能作用机理说法不一,主要有两种机制:一为Tomashov提出的促进阳极钝化论,认为钢与表面二次析出的Cu之间的阴极接触,能促使钢阳极钝化,并形成保护性较好的锈层;另一是Cu富集说,认为Cu在基体与锈层之间形成以Cu、P为主要成分的阻挡层,它与基体结合牢固,因而具有较好的保护作用。
这些解释都是基于Cu在钢的表面及锈层中的富集现象,因此这两种机制可能同时起作用。
另外,Cu有抵消钢中S的有害作用的明显效果,钢中S含量愈高,合金元素Cu减低腐蚀速率的相对效果愈显著,一般认为这是由于Cu和S生成难溶的硫化物所致。
P:是提高钢耐大气腐蚀性能最有效的合金元素之一,一般P含量在0.08%-0.15%时耐蚀性最佳。
当P与Cu联合加入钢中时,显示出更好的复合效应。
在大气腐蚀条件下,钢中的P是阳极去极化剂,它在钢中能加速钢的均匀溶解和Fe2+的氧化速率,有助于在钢表面形成均匀的α-FeOOH锈层,促进生成非晶态经基氧化铁FeO x(OH)3-2x致密保护膜,从而增大了电阻,成为腐蚀介质进入钢基的保护屏障,使钢内部免遭大气腐蚀。
当磷形成PO43-时还起到缓蚀作用。
Cr:能在钢表面形成致密的氧化膜,提高钢的钝化能力。
耐候钢中Cr含量一般为0.4-1%(最高1.3%)。
当Cr与Cu同时加入钢中时,效果尤为明显。
最近有研究指出Cr含量提高利于细化α-FeOOH,当锈层/金属界面的α- FeOOH中Cr含量超过5%时,能有效抑制腐蚀性阴离子,特别是Cl离子的侵入;同时添加Cr元素还可以阻止干湿交替过程中,干燥时Fe3+向Fe2+的转化,从而提高钢的耐候性。
但在Cl离子含量较高的地区,添加Cr元素被认为是有害的。
Ni:是一种比较稳定的元素,加入Ni能使钢的自腐蚀电位向正方向变化,增加了钢的稳定性。
大气暴露试验表明,当Ni含量在4%左右时,能显著提高海滨耐候钢的抗大气腐蚀性能。
Si:与其它元素如Cu、Cr、P、Ca配合使用可改善钢的耐候性,较高的Si含量有利于细化α-FeOOH,从而降低钢整体的腐蚀速率。
Ca:微量Ca加入耐候钢中不仅可以显著改善钢的整体耐大气腐蚀性能,而且可以有效避免耐候钢使用时出现的锈液流挂现象。
在耐候钢中加入微量Ca,可以形成CaO和CaS溶解于钢表面薄电解液膜中,使腐蚀界面的碱性增大,降低其侵蚀性,促进锈层转化为致密、保护性好的α-FeOOH。
Mn:对耐蚀性的影响还没有一致认识,较多学者认为Mn能提高钢对海洋大气的耐蚀性,但对在工业大气中的耐蚀性没有什么影响。
耐候钢中Mn含量一般为0.5%-2%。
Mo:当钢中含0.4%-0.5%Mo时,在大气腐蚀环境下(尤其是工业大气)钢的腐蚀速率可能降低二分之一以上。
Co:稳定锈层中富集Co能有效抑制Cl离子侵入,提高钢在海洋大气下的耐蚀性。
S:对耐候性起不良作用,作为残余元素其含量被控制在小于0.04%以下。
稀土元素(RE):RE元素是不含Cr,Ni耐候钢的添加元素之一。
通常RE的加入量小于或等于0.2%。
RE元素是极其活泼的元素,是很强的脱氧剂和脱硫剂,主要对钢起净化作用。
RE元素的加入可细化晶粒,改变钢中夹杂物存在的状态,减少有害的大夹杂数量,降低腐蚀源点,从而提高钢的抗大气腐蚀性能。
耐大气腐蚀钢中耐蚀合金元素的作用特点是,经长期使用后才显示出明显的耐蚀效果研究还表明,可以提高钢的杭大气腐蚀性能的合金元素应满足以下条件:1)在铁中的溶解度大于锈层中的溶解度;2)可以和铁形成固溶体;3)可以提高钢的电位。
4含铜耐候钢的技术难点含铜耐候钢在连铸生产时易发生漏钢事故,钢坯表面容易出现表面纵裂纹。
铸坯表面纵裂主要是由于以下两个原因造成的。
一是该钢种的碳含量正好处在包晶反应区,在结晶器中,δ-Fe100%转化为γ-Fe,相变体积收缩大,即坯壳线收缩量大,这样结晶器壁与坯壳问空隙也大,因而极易引起热流不均;二是该钢种的磷、铜等元素含量高,在结晶过程中偏析倾向大,使钢的晶界脆化。
连铸过程中易发生漏钢事故主要是由于该类钢种中含有铬、铜、镍等元素,坯壳易与结品器铜板发生粘连,从而发生粘结漏钢[5]。
目前避免发生漏钢事故,出现表面纵裂纹的主要方法是选用合适的保护渣及合理的一冷、二冷工艺。
含铜钢在加热及轧制过程中容易出现铜脆造成的裂纹,出现铜脆主要是由于在高温加热时,钢材表面发生选择性氧化[6,7],铜元素将逐渐地富集于金属基体与氧化皮层的界面,钢材加热时间越长,氧化皮层亦越厚,相应在表面富集的残余铜元素也将越多。
如果钢的热加工温度在铜的熔点(1083℃)以上,则表面富集的这层液膜状的铜将润湿钢的表面并沿晶界向基体内部浸润。
同时富铜的奥氏体晶界氧化也变得相当严重,沿晶界进入基体的氧量增加,不仅沿晶界扩散形成氧化物层,而且从氧化物层沿整个基体向内扩散,形成若干弥散的铁锰硅酸盐细颗粒,这就使得富集层的晶界强度更为降低,造成基体与表面之间的结合更为松脆,最后导致严重的铜裂。
因此选择合理的加热工艺对于避免铜脆有着重要意义。
对含铜钢的研究分析表明,1080-1100℃是含铜钢产生表面裂纹临界温度区[8]。
图1为铜在高温条件下的扩散行为示意图,图中渗透速度是铜向奥氏体晶界渗透倾向,为铜脆缺陷产生的根本原因;扩散速度指氧化皮对铜的吸留能力及铜在基体中的扩散能力,这种扩散对表面裂纹危害不大。