CN102994944A - 一种应用硅铁粉在低碳钢表面合金化的工艺方法 - Google Patents

一种应用硅铁粉在低碳钢表面合金化的工艺方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102994944A
CN102994944A CN2012105169924A CN201210516992A CN102994944A CN 102994944 A CN102994944 A CN 102994944A CN 2012105169924 A CN2012105169924 A CN 2012105169924A CN 201210516992 A CN201210516992 A CN 201210516992A CN 102994944 A CN102994944 A CN 102994944A
Authority
CN
China
Prior art keywords
low
carbon steel
alloying
steel
steel surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012105169924A
Other languages
English (en)
Inventor
钟庆东
钟齐军
王毅
蒋继波
周琼宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN2012105169924A priority Critical patent/CN102994944A/zh
Publication of CN102994944A publication Critical patent/CN102994944A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

本发明是通过球磨得到的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，利用氢气氛下高温环境均匀地渗入低碳钢表面，使得表面硅含量达到1%～2.8%，从而达到通过简单的工艺提高低碳钢表面硬度和耐腐蚀性能的目的。经过测试，处理后的试样在硬度和耐蚀方面均有大幅度提高。

Description

一种应用硅铁粉在低碳钢表面合金化的工艺方法
技术领域
本发明属于钢铁表面硅合金化技术领域，是一种新型的低碳钢表面合金化工艺。
背景技术
随着科技社会的发展，许多新物质、新材料在生产、生活中得到了发现与应用，但是金属——作为一种不可或缺的资源，在现代制造业和结构设计中仍然是无法取代的，有着极其重要的地位。材料的综合特性，包括强度、可加工性、可用性、成本以及重复利用性，就金属而言，要使其全部满意地达到上述各项性能指标，已经越来越困难，局限性颇多。就其防腐蚀和涂饰方面，油漆涂料就担负着重要的角色。而金属预处理的目的，不外乎防止腐蚀、改善油漆附着力、改善润滑状况、以及改变电特性等。为了达到上述目的，需要改进金属表面的特性。在金属表面处理中，其预处理是最为关键的一步，涉及到相当广泛的技术领域。
当前金属材料保护的主要方法有：封闭保护，如上漆、磷化，通过在金属表面形成一层保护膜起到隔绝空气的目的；阴极阳极保护，如电镀铬或锌，通过在金属表面镀一层更容易被氧化或更不容易被氧化的金属，使之减缓对基体金属的氧化速度。金属腐蚀一般发生在金属表面，因此，通过对低成本的常规低碳钢进行表面合金化处理，使其表面状态达到甚至高于特殊钢的性能，是一种简单易行的处理工艺。并且这种方法也将大大降低成本。因此，表面合金化是研究钢铁防护处理技术关注的热点。
目前，金属表面合金化，按实现手段可分类如下：1，改变金属表面的合金成分。主要有热扩渗、渗镀等；2，金属表面覆盖技术。主要有精密表面冶金(离子冶金)，涂层表面冶金，薄膜表面冶金等；3，改善金属表面的金相组织，使表层组织强化，包括感应加热淬火、电子束、激光等高能量密度的表面处理。目前国内外有很多这方面的研究。例如，中国专利01201956.9介绍了一种既激光表面合金化铁道钢轨的方法。该方法是通过激光束熔化钢轨表面基材与添加的合金化材料形成激光合金层。结果表明，激光合金化铁道钢轨耐磨性和韧性均优。中国专利00121473.X介绍了一种表面合金化织布钢综及其生产方法，以织布钢表面合金层为支撑面，提高了钢综的使用寿命。中国专利200610107395.0提出了一种中锰钢表面合金化处理方法，通过控制中锰钢成分含量和熔炼工艺从而提高中锰钢耐磨性的目的。中国专利00119495.X介绍了一种低碳钢表面合金化工艺，通过在低碳钢表面闪镀方法预制一层或复层耐腐蚀金属镍，钴，铬，然后在合金化炉进行合金化处理。从而实现对大件金属进行批量处理和连续化工业生产。中国专利97194171.8介绍了表面合金化的高温合金，提供了一种具有富含硅和镍扩渗防护层。中国专利01810058.9介绍了表面合金化的高温合金，提供了一种合金化部件，包含基础合金和富集硅和铬的扩散阻挡层，在表面合金化的部件最外表面产生补充的氧化铬或氧化铝保护性氧化皮。中国专利96217077介绍了高硬度耐强沸酸腐蚀渗硅钢管，其渗硅钢管高硬度，抗强沸酸腐蚀、抗磨损、高温抗氧化等综合性能比1Cr18Ni9Ti钢、钛合金高几倍至几十倍。
本发明是本发明是通过球磨得到的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，利用氢气分下高温环境均匀的渗入低碳钢表面，使得表面硅含量达到1%~2.8%，从而达到通过简单的工艺提高低碳钢表面硬度和耐腐蚀性能的目的。
研究发明内容
本发明的目的是提供一种应用硅铁粉在低碳钢表面合金化的工艺方法。
本发明采用如下技术方案：
a. 首先将普通冷轧低碳钢表面打磨光滑，并在100~150℃，保持5~20小时进行时效处理，稳定钢板的组织和尺寸；
b. 将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为10μm~100μm；硅铁粉的平均粒径为100-110nm；硅铁粉的化学成分为：Si 43.6wt%，Fe 56.4wt%；
c. 将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内。在氢气气氛下升温速率控制在10~20℃/min升温至700~1000℃，保温时间为2~6h，随炉冷却；最终达到表面合金化。
    本发明的优点是工艺简单易行。通过在钢板表面涂覆纳米级硅铁粉，降低热渗温度，在氢气分下，高活性硅原子利用还原时候高温环境均匀的渗入冷轧低碳钢表面；同时可以控制涂覆纳米级硅铁粉厚度来达到控制表面硅含量的目的，极大的提高冷轧低碳钢表面硬度及其耐腐蚀性能。本发明可使低碳钢表面硅含量达到1~2.8%。
具体实施方式
    现将本发明具体实施案例叙述于后。
实施例一
1.首先将普通低碳钢表面打磨光滑，并在150℃，保持8小时进行时效处理，稳定钢板的组织和尺寸。
2. 将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为32μm。
3. 将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内。在氢气气氛下升温速率控制在15℃/min升温至700℃，保温时间为4h，随炉冷却。
然后将处理后的钢板进行维氏硬度测试并通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。
 
实施例二
1.首先将普通低碳钢表面打磨光滑，并在150℃，保持8小时进行时效处理，稳定钢板的组织和尺寸。
2. 将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为56μm。
3. 将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内。在氢气气氛下升温速率控制在15℃/min升温至700℃，保温时间为4h，随炉冷却。
然后将处理后的钢板进行维氏硬度测试并通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。
 
实施例三
1.首先将普通低碳钢表面打磨光滑，并在150℃，保持8小时进行时效处理，稳定钢板的组织和尺寸。
2. 将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为94μm。
3. 将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内。在氢气气氛下升温速率控制在15℃/min升温至1000℃，保温时间为4h，随炉冷却。
然后将处理后的钢板进行维氏硬度测试并通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。
 
实施例四
1.首先将普通低碳钢表面打磨光滑，并在150℃，保持8小时进行时效处理，稳定钢板的组织和尺寸。
2. 将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为22μm。
3. 将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内。在氢气气氛下升温速率控制在15℃/min升温至700℃，保温时间为4h，随炉冷却。
然后将处理后的钢板进行维氏硬度测试并通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。
 
实施例五
1.首先将普通低碳钢表面打磨光滑，并在150℃，保持8小时进行时效处理，稳定钢板的组织和尺寸。
2. 将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为58μm。
3. 将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内。在氢气气氛下升温速率控制在15℃/min升温至700℃，保温时间为2h，随炉冷却。
然后将处理后的钢板进行维氏硬度测试并通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。
实施例六
1.首先将普通低碳钢表面打磨光滑，并在150℃，保持8小时进行时效处理，稳定钢板的组织和尺寸。
2. 将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为53μm。
3. 将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内。在氢气气氛下升温速率控制在15℃/min升温至700℃，保温时间为6h，随炉冷却。
然后将处理后的钢板进行维氏硬度测试并通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。
 
表1 测得实施例所有样品的维氏硬度，以及塔菲尔测试比较
Figure 101986DEST_PATH_IMAGE002
由上表1可知，通过球磨得到的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，经过热处理后的冷轧低碳钢的耐蚀性与硬度都大大提高。

Claims (1)

1.一种应用硅铁粉在低碳钢表面合金化的工艺方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：
a.首先将普通冷轧低碳钢的表面打磨光滑，然后在100～150℃保温5～20小时进行时效处理，以稳定钢板的组织和尺寸；
b.将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为10μm～100μm；硅铁粉的平均粒径为100-110nm；硅铁粉的化学成分为：Si43.6wt%，Fe56.4wt%；
c.将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内，在此气氛下升温速率控制在10～20℃/min，升温至700～1000℃，保温时间为2～6h，然后随炉冷却；最终达到表面合金化。
CN2012105169924A 2012-12-06 2012-12-06 一种应用硅铁粉在低碳钢表面合金化的工艺方法 Pending CN102994944A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012105169924A CN102994944A (zh) 2012-12-06 2012-12-06 一种应用硅铁粉在低碳钢表面合金化的工艺方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012105169924A CN102994944A (zh) 2012-12-06 2012-12-06 一种应用硅铁粉在低碳钢表面合金化的工艺方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102994944A true CN102994944A (zh) 2013-03-27

Family

ID=47924045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012105169924A Pending CN102994944A (zh) 2012-12-06 2012-12-06 一种应用硅铁粉在低碳钢表面合金化的工艺方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102994944A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105420666A (zh) * 2015-11-20 2016-03-23 江苏尚大海洋工程技术有限公司 一种固相热扩渗制备耐酸碱纳米哈氏合金涂层的方法
CN106702466A (zh) * 2017-03-10 2017-05-24 武汉科技大学 一种高磁性高硅电工钢及其制备方法
CN108189076A (zh) * 2018-01-17 2018-06-22 宁国市顺鑫金属制品有限公司 强度高耐热性好的机械手及其制造工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3684479A (en) * 1969-06-06 1972-08-15 Airco Alloys Ab Method for the inactivation of pulverulent ferrosilicon
CN102154583A (zh) * 2011-03-28 2011-08-17 上海大学 一种制备高硅硅钢的方法
CN102154617A (zh) * 2011-03-28 2011-08-17 上海大学 一种冷轧低碳钢表面渗硅合金化的工艺方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3684479A (en) * 1969-06-06 1972-08-15 Airco Alloys Ab Method for the inactivation of pulverulent ferrosilicon
CN102154583A (zh) * 2011-03-28 2011-08-17 上海大学 一种制备高硅硅钢的方法
CN102154617A (zh) * 2011-03-28 2011-08-17 上海大学 一种冷轧低碳钢表面渗硅合金化的工艺方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105420666A (zh) * 2015-11-20 2016-03-23 江苏尚大海洋工程技术有限公司 一种固相热扩渗制备耐酸碱纳米哈氏合金涂层的方法
CN105420666B (zh) * 2015-11-20 2018-08-21 江苏尚大海洋工程技术有限公司 一种固相热扩渗制备耐酸碱纳米哈氏合金涂层的方法
CN106702466A (zh) * 2017-03-10 2017-05-24 武汉科技大学 一种高磁性高硅电工钢及其制备方法
CN108189076A (zh) * 2018-01-17 2018-06-22 宁国市顺鑫金属制品有限公司 强度高耐热性好的机械手及其制造工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100543170C (zh) 具有良好耐蚀性的高强度淬火成形体及其生产方法
CN108699665B (zh) 由带铝基涂层的钢板或钢带制造的冲压硬化构件及方法
CN102154617A (zh) 一种冷轧低碳钢表面渗硅合金化的工艺方法
CN107299306B (zh) 一种中锰钢热浸镀的方法
CN102154583B (zh) 一种制备高硅硅钢的方法
CN103320745B (zh) 一种渗铝钢及制备方法
CN105960480B (zh) 合金化热镀锌钢板及其制造方法
CN109913737A (zh) 高强度螺栓及其制备方法
CN101914792B (zh) 一种Al-Cr合金涂层及其制备方法
CN103966523A (zh) 一种特级双相不锈铸钢qpq处理方法
CN102994944A (zh) 一种应用硅铁粉在低碳钢表面合金化的工艺方法
Wang et al. In situ fabrication of blue ceramic coatings on wrought Al Alloy 2024 by plasma electrolytic oxidation
CN109023228B (zh) 合金化Fe3Si渗层提高2Cr13不锈钢耐磨、抗蚀综合性能的熔盐非电解制备方法
CN105925775B (zh) 一种厚度≤0.1mm的耐蚀性装饰用复合镀层钢带的生产方法
Zhang et al. High-temperature oxidation of hot-dip aluminizing coatings on a Ti3Al–Nb alloy and the effects of element additions
CN109457278B (zh) 一种分步制备钛合金表面TiSi2+(Ni,Ti)Si复合涂层的方法
FI66916C (fi) Haerdbar nysilverliknande cu-zn-ni-mn-legering
CN106319370A (zh) 具有优良塑性和高强度的中铬铁素体不锈钢及其制造方法
JP4786576B2 (ja) 耐テンパーカラー性に優れたステンレス鋼材およびその製造法
CN106119845A (zh) 一种耐摩擦抗腐蚀镁合金的制备方法
CN106756236A (zh) 一种tc19钛合金复合材料及其制备方法和应用
CN1255579C (zh) 钛合金表面原位生长高硬度耐磨陶瓷涂层方法
CN102041532B (zh) 不锈钢表面Al-Cr-Fe合金涂层及其制备方法
CN103103476A (zh) 一种盐浴铌铬共渗剂及其应用工艺
CN100567583C (zh) 镁合金表面直接电沉积锌镍合金的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130327