一种含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢及其热处理工艺

摘要

本发明公开了一种含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢及其热处理工艺，化学成份按质量百分比为：C：0.02-0.05%，Ni：5.3-5.6%，Cr：2.47-2.49%，Si：1.23-1.26%，Mn：2.35-2.38%，Cu：2.8-3.2%，V：0.26-0.28%，Mo：0.31-0.38%，P：0.036-0.038%，W：0.65-0.68%，稀土元素：1.15-1.18%，余量为Fe；该含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢不仅强度高，使用寿命长，生产成本低，热处理工艺简单，工作效率高，并且抗腐蚀性能、抗氧化性能和耐高温性能显著提高，在运用中可以减少钢的用量就能达到其设计要求,安全性高。

说明书

技术领域

本发明涉及高强度耐腐蚀钢筋用钢，具体的说是一种含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢及其热处理工艺。

背景技术

钢在建筑行业的应用广泛，尤其用于跨度大，结构复杂的支撑作用，其重要性不言而喻，但是目前现有的钢存在强度低，使用寿命短，并且在实际运用过程中，在环境比较恶劣的地方钢容易腐蚀生锈，并且其抗氧化性能不好，使用寿命短，增加了成本，并且长时间后会降低其安全性，产生安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出一种含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢及其热处理工艺，该含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢不仅强度高，使用寿命长，生产成本低，热处理工艺简单，工作效率高，并且抗腐蚀性能、抗氧化性能和耐高温性能显著提高，在运用中可以减少钢的用量就能达到其设计要求，降低结构的复杂程度，降低成本，安全性高。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢，化学成份按质量百分比为：C：0.02-0.05%，Ni：5.3-5.6%，Cr：2.47-2.49%，Si：1.23-1.26%，Mn：2.35-2.38%，Cu：2.8-3.2%，V：0.26-0.28%，Mo：0.31-0.38%，P：0.036-0.038%，W：0.65-0.68%，稀土元素：1.15-1.18%，余量为Fe；

复合稀土按质量百分比为：La：3.2-3.5%，Gd：6.5-6.8%，Pr：12.5-14.5%，Er：16-18%，Ho：5.8-6.5%，Nd：13.5-13.9%，Sm：14.8-15.3%，Lu：10.5-10.8%，余量为Yb。

本发明还提供了一种含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢的热处理工艺，该方法按以下步骤进行：

步骤（1）：先进行一次热处理：将钢放入高频炉中加热至1080-1100℃，保温4-6h，然后采用水冷以16-20℃/s的速度冷却至720-730℃，然后用油冷却以12-14℃/s速度冷却至280-300℃；然后进行淬火处理：放入高频炉中加热至625-638℃，保温1-2h，将钢用冷却水以8-10℃/s的速度冷却至室温；

步骤（2）：利用超声波清洗槽对冷却后的钢表面进行清洗，然后进行调质热处理工序：采用一次正火+两次回火，先正火：温度在760-780℃，到温后保温10-15min；再第一次回火：加热温度为790-810℃，到温后保温20-25min，然后空冷至室温后进行第二次回火；加热温度为850-860℃，到温后保温20-30min，然后采用水冷与空冷结合，先采用水冷以10-12℃/s的冷却速率将钢水冷至500-520℃，然后空冷至280-310℃，再采用水冷以5-8℃/s的冷却速率将钢冷至室温；

步骤（3）：将钢放入真空炉中，先以18-25℃/s的速度加热至1000-1050℃，保温4-5h，然后采用吹氦气冷却，冷却速度为7-9℃/s，冷却至480-490℃，保温35-40min，然后水冷以8-10℃/s速度冷却至室温；

步骤（4）：用油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为100-150℃，干燥时间为5-8h，然后空冷至室温；

步骤（5）：超声波探伤检查和检查尺寸。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢，化学成份按质量百分比为：C：0.02%，Ni：5.3%，Cr：2.47%，Si：1.23%，Mn：2.35%，Cu：2.8%，V：0.26%，Mo：0.31%，P：0.036%，W：0.65%，稀土元素：1.15%，余量为Fe；稀土元素按质量百分比为：La：3.2%，Gd：6.5%，Pr：12.5%，Er：16%，Ho：5.8%，Nd：13.5%，Sm：14.8%，Lu：10.5%，余量为Yb。

前述的含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢，化学成份按质量百分比为：C：0.05%，Ni：5.6%，Cr：2.49%，Si：1.26%，Mn：2.38%，Cu：3.2%，V：0.28%，Mo：0.38%，P：0.038%，W：0.68%，稀土元素：1.18%，余量为Fe；稀土元素按质量百分比为：La：3.5%，Gd：6.8%，Pr：14.5%，Er：18%，Ho：6.5%，Nd：13.9%，Sm：15.3%，Lu：10.8%，余量为Yb。

前述的含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢，化学成份按质量百分比为：C：0.03%，Ni：5.5%，Cr：2.48%，Si：1.25%，Mn：2.37%，Cu：2.9%，V：0.27%，Mo：0.35%，P：0.032%，W：0.67%，稀土元素：1.16%，余量为Fe；稀土元素按质量百分比为：La：3.3%，Gd：6.7%，Pr：12.8%，Er：17%，Ho：6.2%，Nd：13.8%，Sm：14.9%，Lu：10.6%，余量为Yb。

前述的含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢的热处理工艺，该工艺按以下步骤进行：

步骤（1）：先进行一次热处理：将钢放入高频炉中加热至1080℃，保温4h，然后采用水冷以16℃/s的速度冷却至720℃，然后用油冷却以12℃/s速度冷却至280℃；然后进行淬火处理：放入高频炉中加热至625℃，保温1h，将钢用冷却水以8℃/s的速度冷却至室温；步骤（2）：利用超声波清洗槽对冷却后的钢表面进行清洗，然后进行调质热处理工序：采用一次正火+两次回火，先正火：温度在760℃，到温后保温10min；再第一次回火：加热温度为790℃，到温后保温20min，然后空冷至室温后进行第二次回火；加热温度为850℃，到温后保温20min，然后采用水冷与空冷结合，先采用水冷以10℃/s的冷却速率将钢水冷至500℃，然后空冷至280℃，再采用水冷以5℃/s的冷却速率将钢冷至室温；步骤（3）：将钢放入真空炉中，先以18℃/s的速度加热至1000℃，保温4h，然后采用吹氦气冷却，冷却速度为7℃/s，冷却至480℃，保温35-40min，然后水冷以8-10℃/s速度冷却至室温；步骤（4）：用油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为100℃，干燥时间为5-8h，然后空冷至室温；步骤（5）：超声波探伤检查和检查尺寸。

前述的含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢的热处理工艺，该工艺按以下步骤进行：

步骤（1）：先进行一次热处理：将钢放入高频炉中加热至1100℃，保温6h，然后采用水冷以20℃/s的速度冷却至730℃，然后用油冷却以14℃/s速度冷却至300℃；然后进行淬火处理：放入高频炉中加热至638℃，保温2h，将钢用冷却水以10℃/s的速度冷却至室温；步骤（2）：利用超声波清洗槽对冷却后的钢表面进行清洗，然后进行调质热处理工序：采用一次正火+两次回火，先正火：温度在780℃，到温后保温15min；再第一次回火：加热温度为810℃，到温后保温25min，然后空冷至室温后进行第二次回火；加热温度为860℃，到温后保温30min，然后采用水冷与空冷结合，先采用水冷以12℃/s的冷却速率将钢水冷至520℃，然后空冷至310℃，再采用水冷以8℃/s的冷却速率将钢冷至室温；步骤（3）：将钢放入真空炉中，先以25℃/s的速度加热至1050℃，保温5h，然后采用吹氦气冷却，冷却速度为9℃/s，冷却至490℃，保温40min，然后水冷以10℃/s速度冷却至室温；步骤（4）：用油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为150℃，干燥时间为8h，然后空冷至室温；步骤（5）：超声波探伤检查和检查尺寸。

前述的含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢的热处理工艺，该工艺按以下步骤进行：

步骤（1）：先进行一次热处理：将钢放入高频炉中加热至1090℃，保温5h，然后采用水冷以18℃/s的速度冷却至725℃，然后用油冷却以13℃/s速度冷却至290℃；然后进行淬火处理：放入高频炉中加热至630℃，保温1.8h，将钢用冷却水以9℃/s的速度冷却至室温；步骤（2）：利用超声波清洗槽对冷却后的钢表面进行清洗，然后进行调质热处理工序：采用一次正火+两次回火，先正火：温度在770℃，到温后保温12min；再第一次回火：加热温度为800℃，到温后保温22min，然后空冷至室温后进行第二次回火；加热温度为855℃，到温后保温25min，然后采用水冷与空冷结合，先采用水冷以11℃/s的冷却速率将钢水冷至510℃，然后空冷至290℃，再采用水冷以7℃/s的冷却速率将钢冷至室温；步骤（3）：将钢放入真空炉中，先以20℃/s的速度加热至1020℃，保温4.5h，然后采用吹氦气冷却，冷却速度为8℃/s，冷却至485℃，保温38min，然后水冷以9℃/s速度冷却至室温；步骤（4）：用油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为120℃，干燥时间为7h，然后空冷至室温；步骤（5）：超声波探伤检查和检查尺寸。

本发明的有益效果是：该含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢不仅强度高，使用寿命长，生产成本低，热处理工艺简单，工作效率高，并且抗腐蚀性能、抗氧化性能和耐高温性能显著提高，在运用中可以减少钢的用量就能达到其设计要求，降低结构的复杂程度，降低成本，安全性高；其中加入Mo元素，能提高耐腐蚀性和强度，加入V元素，在热处理中能细化晶粒，可加大其强度、韧性、抗腐蚀、耐磨和承受冲击负荷的等，加入P元素，能细化晶粒和降低其过热敏感性及回火脆性，提高强度，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀，加入Cr和Ni微量元素，能提高其耐磨才能力和增加其强度，提高其熔点，增加抗高温的能力，同时还加入了稀土元素，在热处理过程中形成致密的晶粒，并且分布均匀，增加其强度，改善其综合性能，产生意想不到的技术效果；

该热处理工艺中采用一次正火+两次回火能细化钢丝的晶粒度，提高其强度和耐腐蚀，耐摩擦和抗氧化性能，并且采用油冷和水冷相结合的方法，提高其强度，并且放入真空炉中采用吹氦气冷却，能防止与空气中的氧气发生氧化反应，有利于细化晶粒和促使晶粒分布均匀等，提高其强度和综合机械性能，增加其使用寿命。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明：

实施例1

本实施例提供一种含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢，化学成份按质量百分比为：C：0.02%，Ni：5.3%，Cr：2.47%，Si：1.23%，Mn：2.35%，Cu：2.8%，V：0.26%，Mo：0.31%，P：0.036%，W：0.65%，稀土元素：1.15%，余量为Fe；稀土元素按质量百分比为：La：3.2%，Gd：6.5%，Pr：12.5%，Er：16%，Ho：5.8%，Nd：13.5%，Sm：14.8%，Lu：10.5%，余量为Yb；该发明还提供该含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢的热处理工艺，该方法按以下步骤进行：步骤（1）：先进行一次热处理：将钢放入高频炉中加热至1080℃，保温4h，然后采用水冷以16℃/s的速度冷却至720℃，然后用油冷却以12℃/s速度冷却至280℃；然后进行淬火处理：放入高频炉中加热至625℃，保温1h，将钢用冷却水以8℃/s的速度冷却至室温；步骤（2）：利用超声波清洗槽对冷却后的钢表面进行清洗，然后进行调质热处理工序：采用一次正火+两次回火，先正火：温度在760℃，到温后保温10min；再第一次回火：加热温度为790℃，到温后保温20min，然后空冷至室温后进行第二次回火；加热温度为850℃，到温后保温20min，然后采用水冷与空冷结合，先采用水冷以10℃/s的冷却速率将钢水冷至500℃，然后空冷至280℃，再采用水冷以5℃/s的冷却速率将钢冷至室温；步骤（3）：将钢放入真空炉中，先以18℃/s的速度加热至1000℃，保温4h，然后采用吹氦气冷却，冷却速度为7℃/s，冷却至480℃，保温35-40min，然后水冷以8-10℃/s速度冷却至室温；步骤（4）：用油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为100℃，干燥时间为5-8h，然后空冷至室温；步骤（5）：超声波探伤检查和检查尺寸。

实施例2

本实施例提供一种含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢：化学成份按质量百分比为：C：0.05%，Ni：5.6%，Cr：2.49%，Si：1.26%，Mn：2.38%，Cu：3.2%，V：0.28%，Mo：0.38%，P：0.038%，W：0.68%，稀土元素：1.18%，余量为Fe；稀土元素按质量百分比为：La：3.5%，Gd：6.8%，Pr：14.5%，Er：18%，Ho：6.5%，Nd：13.9%，Sm：15.3%，Lu：10.8%，余量为Yb；该发明还提供该含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢的热处理工艺，该方法按以下步骤进行：步骤（1）：先进行一次热处理：将钢放入高频炉中加热至1100℃，保温6h，然后采用水冷以20℃/s的速度冷却至730℃，然后用油冷却以14℃/s速度冷却至300℃；然后进行淬火处理：放入高频炉中加热至638℃，保温2h，将钢用冷却水以10℃/s的速度冷却至室温；步骤（2）：利用超声波清洗槽对冷却后的钢表面进行清洗，然后进行调质热处理工序：采用一次正火+两次回火，先正火：温度在780℃，到温后保温15min；再第一次回火：加热温度为810℃，到温后保温25min，然后空冷至室温后进行第二次回火；加热温度为860℃，到温后保温30min，然后采用水冷与空冷结合，先采用水冷以12℃/s的冷却速率将钢水冷至520℃，然后空冷至310℃，再采用水冷以8℃/s的冷却速率将钢冷至室温；步骤（3）：将钢放入真空炉中，先以25℃/s的速度加热至1050℃，保温5h，然后采用吹氦气冷却，冷却速度为9℃/s，冷却至490℃，保温40min，然后水冷以10℃/s速度冷却至室温；步骤（4）：用油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为150℃，干燥时间为8h，然后空冷至室温；步骤（5）：超声波探伤检查和检查尺寸。

实施例3

本实施例提供一种含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢：化学成份按质量百分比为：C：0.03%，Ni：5.5%，Cr：2.48%，Si：1.25%，Mn：2.37%，Cu：2.9%，V：0.27%，Mo：0.35%，P：0.032%，W：0.67%，稀土元素：1.16%，余量为Fe；稀土元素按质量百分比为：La：3.3%，Gd：6.7%，Pr：12.8%，Er：17%，Ho：6.2%，Nd：13.8%，Sm：14.9%，Lu：10.6%，余量为Yb；该发明还提供该含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢的热处理工艺，该方法按以下步骤进行：步骤（1）：先进行一次热处理：将钢放入高频炉中加热至1090℃，保温5h，然后采用水冷以18℃/s的速度冷却至725℃，然后用油冷却以13℃/s速度冷却至290℃；然后进行淬火处理：放入高频炉中加热至630℃，保温1.8h，将钢用冷却水以9℃/s的速度冷却至室温；步骤（2）：利用超声波清洗槽对冷却后的钢表面进行清洗，然后进行调质热处理工序：采用一次正火+两次回火，先正火：温度在770℃，到温后保温12min；再第一次回火：加热温度为800℃，到温后保温22min，然后空冷至室温后进行第二次回火；加热温度为855℃，到温后保温25min，然后采用水冷与空冷结合，先采用水冷以11℃/s的冷却速率将钢水冷至510℃，然后空冷至290℃，再采用水冷以7℃/s的冷却速率将钢冷至室温；步骤（3）：将钢放入真空炉中，先以20℃/s的速度加热至1020℃，保温4.5h，然后采用吹氦气冷却，冷却速度为8℃/s，冷却至485℃，保温38min，然后水冷以9℃/s速度冷却至室温；步骤（4）：用油清洗表面，然后放入干燥炉中，干燥温度为120℃，干燥时间为7h，然后空冷至室温；步骤（5）：超声波探伤检查和检查尺寸。

这样通过以上实施例的技术方案，该含稀土元素的高强度耐腐蚀钢筋用钢不仅强度高，使用寿命长，生产成本低，热处理工艺简单，工作效率高，并且抗腐蚀性能、抗氧化性能和耐高温性能显著提高，在运用中可以减少钢的用量就能达到其设计要求，降低结构的复杂程度，降低成本，安全性高。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。