銅在耐候鋼的作用原理及缺陷控制設想

    近年來鋼廠的耐候鋼訂單多了起來，源于大家對環境保護的意識增強，顧名思義知道此類的特點：耐候。耐候鋼用途十分廣泛，鐵路、橋梁、高層建筑，還有船舶等等，這里只討論，用于船舶的耐候鋼，船舶使用耐候鋼可以提高船舶的使用壽命，在壽命周期內，還可以減少船舶的防腐處理次數，降低船舶的維護費用。耐候低合金船舶用鋼，該鋼利用Cu的時效析出強化以及Nb、Ti等元素的合金化作用，使其具有高強度、高韌性以及良好的焊接性。

    缺陷主要表現為沿軋向的紅褐色細線、細小的翹皮形貌。這兩種形貌有時伴生，有時以其中一個為主，上表面通常比下表面嚴重。缺陷沿著軋制方向平行分布，間距不確定，單個缺陷大約為5-50mm的短線。Cu的熱裂現象限制了含Cu時效鋼的開發和應用，添加Ni能夠降低銅脆風險，但成本較高。

    用SEM（掃描電鏡）方法是分析耐候鋼表面細線及翹皮缺陷的常用方法。通過SEM發現缺陷的產生為化學元素和加工條件共同作用的結果。化學元素因為液態下的銅在鐵皮與基體的界面大量富集，弱化了表層奧氏體晶界。加工條件是因為氧化鐵皮壓入導致應力集中。表層薄弱的奧氏體晶界在應力集中位置首先開裂，經過延展和焊合形成細線及翹皮缺陷。

    化學元素方面，通過將在爐時間縮短至200min以內、控制加熱氣氛為還原性氣氛、加熱過程快速越過敏感溫度1100℃，來減輕Cu元素富集。加工方面，通過加強粗軋區除鱗壓力，保證除鱗效果，消除氧化鐵皮壓入，保證較高的粗軋過程溫度提高熱變形協調性，來控制應力分布不均。采用以上措施后，缺陷大幅下降。

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