耐大气腐蚀低合金结构钢 本发明涉及合金钢领域，特别是耐大气腐蚀低合金结构钢，其主要用于制造塔架、桥梁、车辆等长期暴露在大气中使用的金属构件。目前现有技术公开的文献技术中苏联专利(SU1822446A3)、日本专利(特开平9-277083、特开平1-92341)、欧洲专利(EP 0841 409 A1)等对耐大气腐蚀钢进行了介绍，但普遍采用向钢中添加Cu、P、Cr、Ni、Al等元素，有的还加As、Ce等元素。如：苏联专利SU1822446A3公开的耐大气腐蚀钢成份为(重量百分比)C：0.25-0.40 Si：0.02-0.15 Mn：1.2-1.8 Cu：0.002-0.40 Cr：0.02-0.40 Nb：0.01-0.06 Ni：0.02-0.20 As：0.01-0.20。上述虽然提高了钢的性能，但成本太高，工艺过程复杂。
本发明的目的是针对现有技术的缺陷和不足，通过Cu、Cr、Nb、Al等合金化途径，提供一种生产工艺简单且具有良好的耐大气腐蚀性能、焊接性能的高强度耐大气腐蚀钢。
为达到上述目的，本发明提供了一种耐大气腐蚀低合金结构钢，主要合金成份包括C、Si、Mn、Cu、Cr、Nb、Al，其特征在于各成份的重量百分比含量为：C：0.08～0.16、Si：0.20～0.40、Mn：0.80～1.40、P：≤0.035、S：≤0.035、Cu：0.20～0.40、Cr：0.40～0.80、Nb：0.015～0.05、Al：≤0.02，其余为Fe和微量杂质。各成份的重量百分比含量见表1。
发明的耐大气腐蚀低合金结构钢经过优选的各合金成份的重量百分比为：C：0.08～0.12、Si：0.20～0.35、Mn：0.80～1.25、P：≤0.030、S：≤0.030、Cu：0.25～0.40、Cr：0.45～0.70、Nb：0.015～0.03、Al：0.008～0.02，其余为Fe和微量杂质。见表2。
本发明所述的耐大气腐蚀低合金结构钢的合金机理如下：
Cu是在低合金耐大气腐蚀钢中耐蚀作用最为有效的合金元素，研究表明，Cu加入后，有助于在钢的表面形成致密的、粘附性好的非晶态氧化层保护膜，使腐蚀过程几乎不能进行，时间越长保护膜越致密，耐蚀作用也越明显。
另外，Cu可以抵消钢中S的有害作用，Cu与S生成难溶的硫化物，从而抵消了S对钢耐蚀性的有害作用。Cu还是很强的固溶强化元素。使钢的强度显著提高。
Cr一般情况下合金元素Cr在Cu的配合下提高低合金耐大气腐蚀性能。
Nb在钢中主要作用是细化晶粒改善钢材的强韧性能，同时晶粒地细化也可提高耐蚀性能。
Al在钢中主要作用是细化晶粒，改善钢材的强韧性能和加工性能，通过控制轧制等技术，能显著提高钢的低温冲击韧性。
C在钢中以碳化物形式存在，Si、Mn起固溶强化的作用，提高钢的强度。为实现高强度要求，加入适量钝化元素Cr、Al，加入微量的Nb可以细化晶粒，改善钢材的强韧性能，尤其能显著提高钢的低温冲击韧性。
生产工艺过程：
(1)转炉冶炼—脱氧合金化—板坯连铸—板坯精整—板坯加热—除鳞—三辊机轧制—四辊机轧制—矫直—冷却—剪切—中板检验入库。
(2)转炉冶炼—脱氧合金化—方坯连铸—方坯精整—方坯加热—轧制—冷却—剪切—型钢检验入库。
通过优选化学成份，并在冶炼时，进一步降低钢中[0]含量，净化钢质，以及配合相应的控制轧制工艺，使钢质洁净，晶粒细化，耐大气腐蚀、焊接性能、强韧性优良。
本发明的金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度为7.5～8.5级。本发明具有良好的综合力学性能，易于焊接。其力学性能见表3。
本发明的优点在于通过Cu、Cr、Nb、Al等合金化途径，提供一种生产工艺简单且具有良好的耐大气腐蚀性能、焊接性能的高强度耐大气腐蚀钢。
实施例：
表4所示为本发明的一个实施例的各合金成份，即：C：0.12、Si：0.33、Mn：1.18、P：0.023、S：0.016、Cu：0.31、Cr：0.49、Nb：0.02、Al：0.01，其余为Fe和微量杂质。该钢种的力学性能见表5；在北京、沈阳、青岛三个地区进行室外静态暴露实验结果见表6。
表1、本发明的化学成份：(重量％) C Si Mn P，S Cu Cr Nb Al 0.08～ 0.16 0.20～ 0.40 0.80～ 1.40≤0.035 0.20～ 0.40 0.40～ 0.80 0.015～ 0.05≤0.02
表2、本发明的优选化学成份：(重量％) C Si Mn P，S Cu Cr Nb Al 0.08～ 0.12 0.20～ 0.35 0.80～ 1.25≤0.030 0.25～ 0.40 0.45～ 0.70 0.015～ 0.03 0.008～ 0.02
表3、本发明的力学性能： 规格 mm σs MPa σb MPa δ5 ％冷弯180°AKV，J，20℃，纵向 AKV，J 0℃，纵向AKV，J-20℃，纵向 ≤16≥345 470～630 ≥21 d＝2a ≥34 ≥34 ≥27 16～30≥325 470～630 ≥21 d＝3a ≥34 ≥34 ≥27
表4、实施例的化学成份： C Si Mn P S Cu Cr Nb Al 0.12 0.33 1.18 0.023 0.016 0.31 0.49 0.02 0.01
表5、实施例的力学性能规格mm σs’ MPa σb’ MPa δ5’ ％冷弯，180°d＝2aAKV，J，20℃，纵向 AKV，J 0℃，纵向AKV，J-20℃，纵向 12 385 520 29 合格 103/95/87 65/78/76 54/63/58 20 395 535 27 合格 88/98/75 66/89/65 64/60/57
表6、实施例在北京(城郊大气)、沈阳(工业大气)、青岛(海洋大气)
三个地区进行室外静态暴露实验结果 地点 北京 沈阳 青岛 暴露时间 1年 2年 1年 2年 1年 2年 腐蚀率mm/a 0.032 0.016 0.034 0.021 0.050 0.032