铜在耐候钢的作用原理及缺陷控制设想

    近年来钢厂的耐候钢订单多了起来，源于大家对环境保护的意识增强，顾名思义知道此类的特点：耐候。耐候钢用途十分广泛，铁路、桥梁、高层建筑，还有船舶等等，这里只讨论，用于船舶的耐候钢，船舶使用耐候钢可以提高船舶的使用寿命，在寿命周期内，还可以减少船舶的防腐处理次数，降低船舶的维护费用。耐候低合金船舶用钢，该钢利用Cu的时效析出强化以及Nb、Ti等元素的合金化作用，使其具有高强度、高韧性以及良好的焊接性。

    缺陷主要表现为沿轧向的红褐色细线、细小的翘皮形貌。这两种形貌有时伴生，有时以其中一个为主，上表面通常比下表面严重。缺陷沿着轧制方向平行分布，间距不确定，单个缺陷大约为5-50mm的短线。Cu的热裂现象限制了含Cu时效钢的开发和应用，添加Ni能够降低铜脆风险，但成本较高。

    用SEM（扫描电镜）方法是分析耐候钢表面细线及翘皮缺陷的常用方法。通过SEM发现缺陷的产生为化学元素和加工条件共同作用的结果。化学元素因为液态下的铜在铁皮与基体的界面大量富集，弱化了表层奥氏体晶界。加工条件是因为氧化铁皮压入导致应力集中。表层薄弱的奥氏体晶界在应力集中位置首先开裂，经过延展和焊合形成细线及翘皮缺陷。

    化学元素方面，通过将在炉时间缩短至200min以内、控制加热气氛为还原性气氛、加热过程快速越过敏感温度1100℃，来减轻Cu元素富集。加工方面，通过加强粗轧区除鳞压力，保证除鳞效果，消除氧化铁皮压入，保证较高的粗轧过程温度提高热变形协调性，来控制应力分布不均。采用以上措施后，缺陷大幅下降。

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