高强度耐大气腐蚀钢及其生产方法 【技术领域】
本发明涉及高强度耐大气腐蚀钢及其生产方法，属于冶金领域。
背景技术
耐大气腐蚀钢的耐蚀性与耐蚀合金作用机理不同，是通过普通碳钢表面生成的锈层起保护作用的，而铜、磷、铬、镍一直是公认的提高钢耐大气腐蚀性能的有效元素，最具代表性的钢种有高耐候性的Cu-P-Cr-Ni系列和焊接结构用的Cu-Cr-Ni系列。其中，表1为Cu-Cr-Ni系列耐大气腐蚀钢的常规成分要求。
表1化学成分范围(重量百分比)
目前，针状铁素体、超低碳贝氏体等“组织强化”技术和“超细晶粒”技术都可使耐大气腐蚀钢的屈服强度达到500MPa级，但最为经济、可行的方法仍为“微合金化”技术。
以Nb为主的微合金化路线偏重于组织强化，存在热轧轧制负荷重、热轧工艺控制难度大、钢的拉伸试验的应力应变曲线容易出现无明显屈服点现象等缺点。
到目前为止，未见有热轧工艺控制简单、具有明显屈服点的V-Ti-N-Nb微合金高强度耐大气腐蚀钢的相关报道。
【发明内容】
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种热轧工艺控制简单、具有明显屈服点的V-Ti-N-Nb微合金高强度耐大气腐蚀钢。
本发明高强度耐大气腐蚀钢，其化学成分的重量百分比为：C：≤0.12％，Si：≤0.75％，Mn：≤1.50％，P：≤0.025％，S：≤0.008％，Cr：0.30～1.25％，Ni：0.12～0.65％，Cu：0.20～0.55％，Ti：0.006～0.02％，V：0.04～0.09％，N：0.01～0.02％，Nb：0.015～0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质。
其中，上述高强度耐大气腐蚀钢的屈服强度≥500MPa。
其中，上述高强度耐大气腐蚀钢，其抗拉强度≥600MPa。
其中，上述高强度耐大气腐蚀钢，其延伸率≥20％。
其中，上述高强度耐大气腐蚀钢，其-40℃时的冲击功≥60J。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述高强度耐大气腐蚀钢的生产方法。
本发明高强度耐大气腐蚀钢的生产方法，其工艺步骤与现有高强度热轧带钢工艺步骤基本相同，包括加热、热轧、层流冷却、卷取步骤，其中，加热步骤中的温度为1230～1260℃，热轧步骤中的终轧温度为830～870℃，卷取步骤中的温度为580～620℃。
在加热阶段，为了获得高的奥氏体固溶氮含量、固溶铌含量和细小的奥氏体晶粒，所述加热步骤中的加热温度为1230～1260℃。
所述热轧步骤中的终轧温度为830～870℃，可避免出现混晶，且对进一步细化晶粒是有利的。
当卷取温度低于580℃左右时，容易出现贝氏体等异常组织，且铌(钒)的碳氮化物析出困难。因此，所述卷取步骤中的卷取温度为580～620℃。
本发明的有益效果为：通过控制钢坯中的钒、钛、氮、铌含量和热轧工艺(热轧温度)，使耐大气腐蚀钢具有高强度、高韧性、高塑性、有明显的屈服点等优良的综合性能，而且具有热轧工艺控制难度小、可操作性强、方法简单、宜广泛推广应用和成本低等优点。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述。
实施例1本发明高强度耐大气腐蚀钢的生产及性能测定
采用120吨LD转炉和1450热连轧机组(6机架)生产屈服强度500MPa级高强度耐大气腐蚀钢Q500NQR1，其生产过程为：钢坯→加热→热轧→层流冷却→卷取，钢坯中V、N、Ti、Nb的含量分别为：V：0.06％、N：0.0136％、Ti：0.009％、Nb：0.021％，其加热步骤中的加热温度为1247℃，热轧步骤中的终轧温度为857℃，卷取步骤中的温度为601℃。
经测定，生产的高强度耐大气腐蚀钢的性能如下：屈服强度、抗拉强度、延伸率和低温冲击功分别为555MPa(有明显屈服点)、635MPa、25％和163J(3/4尺寸。冲击功的标准尺寸是10mm×10mm×55mm，但当钢板厚度小于10mm时，规定可用7.5mm×10mm×55mm和5.0mm×10mm×55mm的试样，它们分别被简称为3/4尺寸和半尺寸)。
实施例2本发明高强度耐大气腐蚀钢的生产及性能测定
采用120吨LD转炉和1450热连轧机组(6机架)生产屈服强度500MPa级高强度耐大气腐蚀钢Q500NQR1，其生产过程为：钢坯→加热→热轧→层流冷却→卷取，钢坯中V、N、Ti、Nb的含量分别为：V：0.06％、N：0.0136％、Ti：0.009％、Nb：0.021％，其加热步骤中的加热温度为1230℃，热轧步骤中的终轧温度为852℃，卷取步骤中的温度为605℃。
经测定，生产的高强度耐大气腐蚀钢的性能如下：屈服强度、抗拉强度、延伸率和低温冲击功分别为540MPa(有明显屈服点)、610MPa、25％和198J(3/4尺寸)。
实施例3本发明高强度耐大气腐蚀钢的生产及性能测定
采用120吨LD转炉和1450热连轧机组(6机架)生产屈服强度500MPa级高强度耐大气腐蚀钢Q500NQR1，其生产过程为：钢坯→加热→热轧→层流冷却→卷取，钢坯中V、N、Ti、Nb的含量分别为：V：0.07％、N：0.0152％、Ti：0.013％、Nb：0.029％，其加热步骤中的加热温度为1230℃，热轧步骤中的终轧温度为868℃，卷取步骤中的温度为597℃。
经测定，生产的高强度耐大气腐蚀钢的性能如下：屈服强度、抗拉强度、延伸率和低温冲击功分别为525MPa(有明显屈服点)、620MPa、26％和170J(3/4尺寸)。
从实施例1、2、3可以看出，本发明高强度耐大气腐蚀钢，其屈服强度可以达到500MPa以上，且具有明显屈服点，其抗拉强度可以达到600MPa以上，其低温冲击功可以达到150J以上。