Cr 元素對高強冷軋耐候鋼組織性能影響

汪建威

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司 技術中心，安徽 馬鞍山 243000）

隨著鐵路車輛向高速、重載、低成本方向的不斷發展，鐵路車輛用耐候鋼也在向高強高耐蝕及經濟方向發展[1]。在傳統冷軋耐候鋼基礎上加入適量合金元素，通過合適的熱處理工藝，不僅能提高鋼板強度，還可以提高耐候鋼的耐腐蝕性能[2]。本文主要研究Cr 元素對高強冷軋耐候鋼組織性能影響，探索高強高耐蝕冷軋耐候鋼生產工藝。

1 實驗材料及試驗方法

實驗鋼化學成分如表1 所示，通過真空冶煉爐冶煉后鍛造，鍛坯尺寸為210mm*50mm*200mm 方坯，如圖1，經加熱爐加熱至1250℃，保溫2h，再經過2 輥可逆軋機經過9 道次軋制至5mm 左右，開軋溫度采用1100℃，終軋溫度為860℃，卷取溫度為600℃，等溫30min 后隨爐冷卻，低倍酸洗后通過2 輥可逆軋機經過7 道次冷軋至1.2mm 左右，通過Multipas 模擬連續退火處理，退火工藝如圖2 所示。

表1 實驗鋼化學成分（質量分數,%）

圖1 熱軋示意圖

圖2 連退模擬工藝示意圖

2 實驗結果與分析

2.1 顯微組織

兩種化學成分（低Cr 和高Cr）實驗鋼顯微組織如圖3 所示，實驗鋼A 和B 的顯微組織均為鐵素體和馬氏體組成，第二相馬氏體均勻分布在鐵素體晶粒之間。圖a2和圖b2 為實驗鋼A 和實驗鋼B 連續退火后的SEM 圖，可以進一步看清島狀馬氏體的分布情況，具有浮凸感的組織為島狀馬氏體，隨著Cr 元素含量的提高，島狀馬氏體體積分數明顯增加。主要是實驗鋼加熱到800℃保溫形成部分奧氏體，隨后快速冷卻過程中，奧氏體轉變為馬氏體[3]，而Cr 元素增多，提高實驗鋼的淬透性，使得馬氏體數量增多。

圖3 不同Cr 元素含量實驗鋼的顯微組織

2.2 力學性能

兩種化學成分實驗鋼力學性能如表2 所示。隨著Cr元素增多，鋼中馬氏體數量增多，導致強度提高。

表2 實驗鋼力學性能

2.3 耐腐蝕性能

耐腐蝕性能主要通過周期浸潤腐蝕試驗方法進行評價。腐蝕試驗參數：腐蝕液溫度45±2℃、箱內環境溫度45±2℃，環境相對濕度70%±5%R.H.，腐蝕液為0.01mol/L 的亞硫氫鈉溶液，補給液為0.02mol/L 的亞硫酸氫鈉溶液；試驗時間：48h、72h，每1循環周期60±3min[4]，清洗時間為：10min（20℃）[5]。

試驗材料為不同Cr 元素含量實驗鋼及對比樣Q235B 鋼，其中Q235B 作為實驗參照鋼。試樣通過剪板機加工成60×40mm 方形試樣，并通過磨床試樣表面除銹并打磨光滑。

經48h 和72h 的周期浸潤腐蝕試驗之后，腐蝕后試樣表面形貌如圖4 所示。48h 腐蝕后試樣銹層為紅褐色+少量灰黑色，72h 腐蝕后試樣表面繡層為黑褐色+少量紅褐色，但實驗鋼A 和B 表面銹層致密且比較均勻，裂紋和孔隙比較少；對比鋼表面銹層質地疏松，且有很多銹層鼓包。腐蝕速率與腐蝕失重率如表3 所示。不同Cr 元素含量的實驗鋼耐腐蝕性能相當，且耐蝕能力均明顯優于普碳鋼Q235B，隨著時間的越長，效果越明顯，相對腐蝕率≤40%。

圖4 腐蝕后試樣表面形貌

表3 腐蝕速率與腐蝕失重率

3 結論

3.1 在添加部分Cr 元素后，實驗鋼顯微組織為均為鐵素體+馬氏體，當Cr 元素含量提高時，馬氏體含量增加。

3.2 隨著鋼中Cr 元素增多，強度提高，其中實驗鋼A屈服強度514MPa，抗拉強度675MPa 延伸率14.9%，實驗鋼B 屈服強度561MPa，抗拉強度728MPa，延伸率16.1%。

3.3 不同Cr 元素含量的實驗鋼耐腐蝕性能相當，且耐蝕能力均明顯優于普碳鋼Q235B，隨著時間越長，效果越明顯，相對腐蝕率≤40%。