CN106399827A - 高强度门窗钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度门窗钢及其制备方法，该方法为：(1)将合金钢进行水洗和醇洗，接着进行无氧煅烧，然后置于活性剂中进行活化处理；(2)将经活化处理后的合金钢依次进行第一加热和第二加热的热处理；(3)将经热处理后的合金钢进行淬火、加热、冷却，接着置于氯化镁溶液中以制得高强度门窗钢；其中，以重量份计，合金钢中各元素含量为：C：0.25‑0.55％，Si：0.15‑0.35％，Mn：0.20‑0.30％，Mo：0.3‑0.55％，Mg：0.15‑0.4％，Ge：0.05‑0.15％，余量为Fe；活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯和甘胆酸钠中的一种或多种；在步骤(3)中，加热的步骤为：自40‑45℃以20‑25℃/min的升温速率升温至400‑420℃，并于400‑420℃下保温60‑80min。通过该方法制得的高强度门窗钢具有高强度等优异的机械力学性能。

Description

高强度门窗钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及门窗钢，具体涉及高强度门窗钢及其制备方法。
背景技术
门窗是建筑物围护结构系统中重要的组成部分，按其组成材料来分，常见的门窗有木质门窗、玻璃门窗、铝合金门窗和合金钢门窗等。木质门窗易燃、易变形，被破坏后不易修复，容易开裂，结疤，抗腐蚀性能差，易受虫蛀等影响，且受潮易发生霉变。玻璃门窗存在易碎的缺陷从而限制其应用。铝合金门窗易变形，且铝材是高耗能产品。合金钢门窗具有强度大、便于加工、成本低廉，运营管理费用低、价格低的特点而被广泛应用于门窗。
但是，当前市售的用于门窗的钢在使用中其表面易发生锈蚀、磨损现象，且其表面易受到腐蚀，此外，其强度、硬度、韧性等机械力学性能也存在缺陷，从而影响其美观和使用。
发明内容
本发明的目的之一是提供条件温和、操作简单的高强度门窗钢的制备方法。
本发明的另一目的是提供由上述方法制备而成的具有高强度等优异机械力学性能的高强度门窗钢。
本发明提供的高强度门窗钢的制备方法为：(1)将合金钢进行水洗和醇洗，接着进行无氧煅烧，然后置于活性剂中进行活化处理；(2)将经活化处理后的合金钢依次进行第一加热和第二加热的热处理；(3)将经热处理后的合金钢进行淬火、加热、冷却，接着置于氯化镁溶液中以制得高强度门窗钢；其中，以重量份计，合金钢中各元素含量为：C：0.25-0.55％，Si：0.15-0.35％，Mn：0.20-0.30％，Mo：0.3-0.55％，Mg：0.15-0.4％，Ge：0.05-0.15％，余量为Fe；活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯和甘胆酸钠中的一种或多种；在步骤(3)中，加热的步骤为：自40-45℃以20-25℃/min的升温速率升温至400-420℃，并于400-420℃下保温60-80min。
在上述制备方法中，无氧煅烧的温度和时间可以在宽的范围内选择，但是为提高该合金钢的清洁度，并提高其机械力学性能，优选地，无氧煅烧的温度为260-300℃，无氧煅烧的时间为5-6h。
在上述制备方法中，活性剂的具体浓度可以在宽的范围内选择，但是为提高活化处理的活化效果，同时为保证合金钢不受损伤，优选地，活性剂的浓度为30-40g/L。
在上述制备方法中，活化处理的时间可以在宽的范围内选择，同样从活化效果上考虑，优选地，活化处理的时间为30-50s。
在上述制备方法中，第一加热和第二加热的具体步骤可以在宽的范围内选择，为提高所制得高强度门窗钢的强度等机械力学性能，优选地，第一加热的步骤为：自22-26℃以20-25℃/min的升温速率升温至580-620℃，并于580-620℃下保温60-80min；第二加热的步骤为：自580-620℃以10-15℃/min的升温速率升温至780-820℃，并于780-820℃下保温160-180min。
在上述制备方法中，淬火中用到的淬火剂的具体种类可以在宽的范围内选择，为提高所制得高强度门窗钢的强度、硬度和韧性，优选地，淬火的步骤中用到的淬火剂为PAG淬火剂。其中PAG淬火剂是由环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物组成的水溶性淬火介质。
在上述制备方法中，PAG淬火剂的具体浓度可以在宽的范围内选择，为提高所制得高强度门窗钢的机械力学性能，优选地，PAG淬火剂的体积浓度为6-10％。
在上述制备方法中，冷却的具体步骤可以在宽的范围内选择，同样为提高所制得高强度门窗钢的机械力学性能，优选地，冷却的具体步骤为：先水冷至120-150℃，再自然冷却至18-25℃。
在上述制备方法中，氯化镁溶液的具体浓度可以在宽的范围内选择，为提高所制得高强度门窗钢的品质，优选地，氯化镁溶液的体积浓度为18-22g/L。
本发明还提供了高强度门窗钢，该高强度门窗钢是通过上述的方法制备而成。
通过上述技术方案，本发明通过先将合金钢进行水洗、醇洗、无氧煅烧，接着，置于活性剂中进行活化处理，然后将上述合金钢依次进行第一加热和第二加热的热处理，最后进行淬火、加热、冷却，接着置于氯化镁溶液中制得高强度门窗钢。在此过程中，水洗和醇洗能够对合金钢表面进行粗洗，无氧煅烧能够提高合金钢的硬度等机械性能，且能够提升其品质，而活化初六则能够对合金钢表面进行精洗以去除表面的氧化物和碳等杂质；第一加热和第二加热的热处理可以显著的提高该合金钢的硬度、强度；最后置于氯化镁溶液中的操作能够起到钝化的作用。该方法为一种成本低廉、绿色环保和操作简单的方法，制得的高强度门窗钢具有高强度等优异的机械力学性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
(1)将合金钢进行水洗和醇洗，接着在265℃的温度下进行5h的无氧煅烧，然后置于浓度为30g/L的十二烷基苯磺酸钠中进行35s的活化处理；
(2)将经活化处理后的合金钢自22℃以20℃/min的升温速率升温至585℃，并于585℃下保温60min以进行第一加热的热处理；接着自585℃以10℃/min的升温速率升温至780℃，并于780℃下保温160min以进行第二加热的热处理；
(3)将经热处理后的所述合金钢用体积浓度为6％的PAG淬火剂进行淬火、接着自40℃以20℃/min的升温速率升温至400℃，并于400℃下保温65min以进行加热、然后先水冷至125℃，再自然冷却至18℃，最后置于体积浓度为18g/L的氯化镁溶液中以制得高强度门窗钢A1；
其中，以重量份计，所述合金钢中各元素含量为：C：0.25％，Si：0.15％，Mn：0.20％，Mo：0.3％，Mg：0.15％，Ge：0.05％，余量为Fe。
实施例2
(1)将合金钢进行水洗和醇洗，接着在300℃的温度下进行6h的无氧煅烧，然后置于浓度为40g/L的脂肪酸甘油酯中进行50s的活化处理；
(2)将经活化处理后的所述合金钢自25℃以25℃/min的升温速率升温至620℃，并于620℃下保温80min以进行第一加热的热处理；接着自620℃以15℃/min的升温速率升温至820℃，并于820℃下保温180min以进行第二加热的热处理；
(3)将经热处理后的所述合金钢用体积浓度为10％的PAG淬火剂进行淬火、接着自45℃以25℃/min的升温速率升温至420℃，并于420℃下保温80min以进行加热、然后先水冷至150℃，再自然冷却至25℃，最后置于体积浓度为22g/L的氯化镁溶液中以制得高强度门窗钢A2；
其中，以重量份计，所述合金钢中各元素含量为：C：0.55％，Si：0.35％，Mn：0.30％，Mo：0.55％，Mg：0.4％，Ge：0.15％，余量为Fe。
实施例3
(1)将合金钢进行水洗和醇洗，接着在280℃的温度下进行5.5h的无氧煅烧，然后置于浓度为35g/L的甘胆酸钠中进行40s的活化处理；
(2)将经活化处理后的所述合金钢自24℃以22℃/min的升温速率升温至600℃，并于600℃下保温70min以进行第一加热的热处理；接着自600℃以13℃/min的升温速率升温至800℃，并于800℃下保温170min以进行第二加热的热处理；
(3)将经热处理后的所述合金钢用体积浓度为8％的PAG淬火剂进行淬火、接着自43℃以23℃/min的升温速率升温至410℃，并于410℃下保温70min以进行加热、然后先水冷至135℃，再自然冷却至22℃，最后置于体积浓度为20g/L的氯化镁溶液中以制得高强度门窗钢A2；
其中，以重量份计，所述合金钢中各元素含量为：C：0.35％，Si：0.25％，Mn：0.25％，Mo：0.4％，Mg：0.25％，Ge：0.1％，余量为Fe。
对比例1
按照实施例1的方法进行制得门窗钢B1，所不同的是，在步骤(1)中未进行无氧煅烧。
对比例2
按照实施例1的方法进行制得门窗钢B2，所不同的是，在步骤(1)中未进行活化处理。
对比例3
按照实施例1的方法进行制得门窗钢B3，所不同的是，在步骤(2)中未进行第二加热的热处理。
对比例4
按照实施例1的方法进行制得门窗钢B4，所不同的是，在步骤(3)中加热的步骤为：自5℃以50℃/min的升温速率升温至200℃，并于200℃下保温30min。
检测例1
将上述实施例和对比例制得的合金钢A1-A3，B1-B4进行机械力学性能的检测，具体结果见表1。
表1
A1 A2 A3 B1 B2 B3 B4
屈服强度/MPa 780 800 780 550 560 540 600
抗拉强度/MPa 800 780 800 600 520 540 620
布氏硬度/HB 340 320 330 150 160 140 160
通过上述检测例可知，上述实施例所制备的高强度门窗钢具有屈服强度大、抗拉强度大和高硬度；而未进行无氧煅烧、未进行活化处理、未进行第二加热的热处理等对比例所制得的合金钢的屈服强度小、抗拉强度小、硬度低。这表明本发明提供的高强度门窗钢是各步骤相统一作用的结果，具有高强度等优异的机械力学性能。此外，从本发明的制备过程可以看出，本发明提供的高强度门窗钢的制备方法条件温和，操作简单。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种高强度门窗钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)将合金钢进行水洗和醇洗，接着进行无氧煅烧，然后置于活性剂中进行活化处理；
(2)将经活化处理后的所述合金钢依次进行第一加热和第二加热的热处理；
(3)将经热处理后的所述合金钢进行淬火、加热、冷却，接着置于氯化镁溶液中以制得高强度门窗钢；
其中，以重量份计，所述合金钢中各元素含量为：C：0.25-0.55％，Si：0.15-0.35％，Mn：0.20-0.30％，Mo：0.3-0.55％，Mg：0.15-0.4％，Ge：0.05-0.15％，余量为Fe；所述活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸甘油酯和甘胆酸钠中的一种或多种；在步骤(3)中，所述加热的步骤为：自40-45℃以20-25℃/min的升温速率升温至400-420℃，并于400-420℃下保温60-80min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述无氧煅烧的温度为260-300℃，所述无氧煅烧的时间为5-6h。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述活性剂的浓度为30-40g/L。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述活化处理的时间为30-50s。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其中，所述第一加热的步骤为：自22-26℃以20-25℃/min的升温速率升温至580-620℃，并于580-620℃下保温60-80min；所述第二加热的步骤为：自580-620℃以10-15℃/min的升温速率升温至780-820℃，并于780-820℃下保温160-180min。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述淬火的步骤中用到的淬火剂为PAG淬火剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述PAG淬火剂的体积浓度为6-10％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述冷却的具体步骤为：先水冷至120-150℃，再自然冷却至18-25℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述氯化镁溶液的体积浓度为18-22g/L。
10.一种高强度门窗钢，其特征在于，所述高强度门窗钢通过权利要求1-9中任意一项所述的方法制备而成。
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