這類鋼主要用于制作在露天或海上工作的設備,如橋梁、車輛、港口機械、露天礦山機械及海上鉆井設備等。這些設備在工作中會受到大氣或海水不同程度的腐蝕,因此提高鋼材耐大氣及海水腐蝕的能力,不僅能確保設備安全運行,并可延長設備的壽命和減小結構自重,降低產品成本。
這類鋼的合金系統主要以Cu、P為主,再加入其他的合金元素。Cu和P是提高鋼材的耐大氣和耐海水腐蝕性能的最有效元素。一般認為,(Cu)量在0.2%-0.5%時,既能獲得較好的耐腐蝕性能,又不太影響韌性。P也可以顯著地降低鋼在大氣和海水中的腐蝕速度,特別是與Cu共存時,效果更好。為降低含P鋼的冷脆性,應限制含碳量(C)≤0.12%)。Cr也能提高鋼的耐腐蝕性能,Ni和cu、Cr、P一起加入時,可以加強耐腐蝕效果。此外,Mo、Si、Al、Nb、Ti、Zr等都有提高耐大氣腐蝕的能力。耐大氣腐蝕的鋼中除了P-Cu系列外,為了改善焊接性和韌性,還發展了一類不加P的耐大氣腐蝕鋼,如Cu-Cr-Ni- Mo系和Cr-Cu-V系等。我國過去發展的耐大氣腐蝕鋼主要是含Cu、P鋼,如16MnCu、09MnCuPTi、08 MnPRE和12MnPRE等。耐海水腐蝕用鋼的成分與耐大氣腐蝕鋼很類似,如美國的Mariner鋼就是Ni-Cu-P系。這種鋼由于含P高,低溫沖擊韌度和大截面鋼的焊接性都不太好,故主要用作鋼板柱和鋼管樁等非焊接結構。后來發展的耐海水腐蝕用鋼,適當降低P而加入Cr、Si、Mn、Al、Mo、Nb和RE等,如日本的Mn-Si-Cr-Cu-Mo系鋼。我國過去發展的耐海水腐蝕用鋼有16MnCu、lOMnPNbRE、lONiN bRE、10NiCuP等。常用的耐候鋼、耐海水腐蝕鋼的成分見表3-17。
從以上分析可以看出,在耐大氣、海水腐蝕用鋼中,除了含碳量外,實際上與一般的低合金熱軋鋼沒有原則差別,因此焊接性都比較好。焊接時的主要特點是,在選擇焊接材料時除了要滿足強度要求外,必須在耐腐蝕性方面與母材相匹配。至于含P低的耐蝕鋼,從焊接性和韌性出發,w (C)必須嚴格限制在不超過0.12%,并希望(C+P)≤0.25%。這不僅是因為P易于在焊縫金屬晶界上嚴重偏析而促使形成晶間裂紋,也是因為P可使近縫區的硬度增加,而促使增大冷裂紋的敏感性,同時也能降低接頭的塑性和韌性,即使對含碳量嚴格限制后,仍然希望能添加細化晶粒的合金元素,并盡可能避免在大拘束度條件下進行焊接。要合理設計接頭形式,同時盡可能采用小的焊接熱輸入。
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