CN107723609A - 一种通风罩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通风罩，属于金属材料技术领域。通风罩的原料成分及百分含量为：N：0.4‑0.8％、Mn：2‑4％、C：0.05‑0.1％、Si：1‑5％、Be：0.1‑0.5％、Ni：1‑3％、Li：0.6‑1％、余量为Fe和杂质。原料中的锂与合金中的氢、氧、氮等气体元素发生反应生成密度小而熔点低的化合物，不仅除去这些杂质元素，更使得金属变得致密，还能消除金属中的气泡及其它缺陷，从而改善合金的结构，提高合金的机械性能。增加氮在合金钢中的含量，氮元素与其他合金元素相互作用其中氮化锰能提高钢的淬透性，氮化硅使合金具有高温热稳定性、抗热震性、抗冷热冲击性、化学稳定性和良好的电绝缘性及质硬性。同时，通过将氮固定在其他金属中再混入合金成分中，有利于氮的固定。而智能材料可以自动修复表面损伤。

Description

一种通风罩
技术领域
本发明涉及一种通风罩，属于金属材料技术领域。
背景技术
通风罩作为一种空气交互的通道，其在许多领域都可以应用，而正是其使用的广泛性，其材质的好坏决定了使用的寿命。一般情况下，我们使用合金钢或铝合金等进行制作。
合金钢历史悠久，60年代以后，许多冶金新技术，特别是炉外精炼技术被普遍采用，合金钢开始向高纯度、高精度和超低碳的方向发展，又出现了马氏体时效钢、超纯铁素体不锈钢等新钢种。合金钢的发展日新月异，随着冶炼技术的不断提升，合金钢的基础研究已趋于成熟。
合金钢是指以铁为基础，加入一定量的铜、镍、锰等元素并控制碳含量而组成的合金体系。合金钢具有高强度、高硬度和一定的延性，特别适合于作结构材料，因此被广泛应用于国防工业和民用工业中，尤其在汽车、摩托车、枪械和家电行业中占有重要地位。
而传统的通风罩通常采用压力加工，使被加工的钢(坯、锭等)产生塑性变形，然后根据钢材加工温度不同分冷加工和热加工两种。钢材的主要加工方法有：轧制、铸造、拉拨、挤压等。传统加工方法不仅工序繁多，而且在产品的性能如强度、硬度等也有所欠缺。
针对传统合金钢硬度低，不耐磨等缺点，公开号106244936A公开了一种通过提高合金球中碳、铬、钼的含量来提高产品的强度、硬度和耐磨性。然而，单纯的提高合金中某些元素的含量并不能很好的解决合金钢的抗拉强度、屈服强度、耐腐蚀性。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供高抗拉强度、高屈服强度、耐腐蚀的通风罩。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种通风罩，所述的通风罩由如下成分及其质量百分比组成：N：0.4-0.8％、Mn：2-4％、C：0.05-0.1％、Si：1-5％、Be：0.1-0.5％、Ni：1-3％、Li：0.6-1％、余量为Fe和杂质。
本发明的合金钢原料配比中，使用锰作为脱氧剂和脱硫剂，其中锰具有资源丰富、效能多样的特点，同时铍和氧、硫也有极强的亲和力，除氧、除硫的能力更优秀，可以使合金钢具有较高的温度强度和蠕变性能。本发明合金钢的原材料中加入脱气剂锂，因锂的化学活性较强，将锂加入合金钢中，锂就会与合金中的氢、氧、硫等元素发生反应生成密度小而熔点低的化合物，不仅除去这些杂质元素，更使得金属变得致密，还能消除金属中的气泡及其它缺陷，从而改善合金的结构，提高合金的机械性能。而增加氮在合金钢中的含量，氮元素与其他合金元素相互作用产生特殊的效果，其中氮化锰能提高钢的淬透性，氮化硅使合金具有高温热稳定性、抗热震性、抗冷热冲击性、化学稳定性和良好的电绝缘性及质硬性。氮元素能充分发挥合金化元素的作用，节约合金化元素的用量，降低生产成本。
作为优选，在通风罩成分中，杂质包括P＜0.06％、S＜0.05％、O＜0.03％。合金中的气体元素容易造成材料内部细小空隙，从而降低产品性能，本发明合理选用材料，充分利用各种元素间的相互作用，极大地降低合金中杂质元素的含量。
本发明在合理选用材料配比的同时还提供了另一种技术方案：
一种通风罩的制备工艺，所述的方法包括如下步骤：
(1)氮合金制备：将权利要求1中所述的Mn和Si置入炉内，通入氮气后烧制成氮化硅锰合金；
(2)熔炼：按权利要求1所述的成分及其质量百分比配置原料，将除Mn、N、Ni外的金属熔融，再加入氮化硅锰合金制成合金液并浇注成合金钢；
(3)成形：将合金钢经切削、机加工后得通风罩半成品；
(4)表面处理：在通风罩半成品表面涂覆智能涂料得成品。
本发明在优化材料配比的同时，打破传统合金钢冶炼除氮的手法，增加合金钢中氮的含量以提升钢的性能。但是直接往钢中增氮会产生各种脆性现象的不良效果，本发明将氮先与其他合金元素Si、Mn相结合，以氮化硅锰的固体化合物形式添加入合金钢中，而氮化锰能消除或减弱因硫引起的热脆性，从而提高钢的热加工性能，还能细化珠光体晶粒并提高珠光体钢的强度，氮化硅时合金具有高温热稳定性、抗热震性、抗冷热冲击性、化学稳定性和良好的电绝缘性及质硬性，氮化硅锰兼具氮化硅和氮化锰的优良性能，并且硅、锰与氮同时结合后，其性能也更加优越。
最后，本发明采用能自主发挥效用的智能涂料对产品表面进行保护，金属表面涂料涂布于金属表面形成防腐涂层，长期使用过程中会产生微裂纹，埋植于内部的胶囊因外力破裂，释放出来的植物油直接与空气中的氧气发生交联聚合反应，修补微裂纹以防止金属表面的进一步腐蚀。
作为优选，在步骤(1)中，所述的制备方法为多次氮化法，具体为：将Si、Mn金属放入熔炼炉内熔融并冷却成合金，将合金粉碎，压制成原料球，将原料球置于氮化炉内进行氮化，重复粉碎、制球、氮化操作。对Si、Mn金属的重复增氮，可以有效提升其含氮量，从而提高氮在钢中的含量，提升钢的性能。
进一步优选，合金粉碎后加入粘结剂，粘结剂为氰基丙烯酸、酚醛树脂中的一种。合理选用粘结剂的种类可以在后续增氮过程中受热自除去。
进一步优选，合金粉碎后的粒径在100-160μm。控制合金粉碎粒径有利于粘合的球体规则，增加表面积。
进一步优选，重复粉碎、制球、氮化操作次数为2-4次。多次重复充氮可以增加硅锰合金中氮的含量，从而增加钢中氮的含量，提升钢的性能。
作为优选，步骤(2)浇注而成的合金钢还进行回火、退火处理，其中回火处理的温度为400-800℃，回火处理时间为5-15min，退火处理的温度为400-600℃，退火处理时间为5-25min。合理选取回火、退火参数以提升钢的综合性能。
作为优选，步骤(4)中的智能涂料包括金属防腐涂料和埋植于涂料内部的自修复微胶囊。金属防腐涂料保护产品表面不受侵蚀，而内部的自修复微胶囊赋予涂料其智能性。
进一步优选，自修复微胶囊为树脂的一种，微胶囊内部为植物油的一种。植物油廉价易得，正常使用中能保持其本身性质。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)原料中的锂加入合金中，与合金中的氢、氧、硫等元素发生反应生成密度小而熔点低的化合物，不仅除去这些元素，更使得金属变得致密。
(2)锰作为脱氧剂和脱硫剂，具有资源丰富、效能多样的特点，同时铍和氧、硫也有极强的亲和力，除氧、除硫的能力更优秀，可以使合金钢具有较高的温度强度和蠕变性能。
(3)氮元素与其他合金元素相互作用产生特殊的效果，能充分发挥合金化元素的作用，节约合金化元素的用量，降低生产成本。
(4)氮化硅锰兼具氮化硅和氮化锰的优良性能，并且硅、锰与氮同时结合后，其性能也更加优越。
(5)产品表面采用智能涂料，可以在金属表面涂料产生微裂缝使进行弥漫修补，阻止外界对金属的进一步腐蚀。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
氮合金制备：将上述通风罩原料中的Mn和Si置入熔炼炉内熔融并冷却成合金，将合金粉碎成粒径在130μm的粉料，加入氰基丙烯酸粘结剂，压制成原料球，将原料球置于氮化炉内进行氮化，重复粉碎、制球、氮化操作3次。
熔炼：按上述通风罩的成分及其质量百分比配置原料，包括N：0.6％、Mn：3％、C：0.08％、Si：3％、Be：0.3％、Ni：2％、Li：0.8％、余量为Fe和杂质，其中杂质包括P＜0.06％、S＜0.05％、O＜0.03％。将除Mn、N、Ni外的金属熔融，再加入氮化硅锰合金制成合金液并浇注成合金钢，对合金钢进行回火、退火处理，其中回火处理的温度为600℃，回火处理时间为10min，退火处理的温度为500℃，退火处理时间为15min。
成形：将合金钢经切削、机加工后得通风罩半成品。
表面处理：在通风罩半成品表面涂覆含金属防腐涂料和埋植于涂料内部的自修复微胶囊的智能涂料得成品，其中自修复微胶囊为酚醛树脂制成，微胶囊内部填有芝麻油。
实施例2
氮合金制备：将上述通风罩原料中的Mn和Si置入熔炼炉内熔融并冷却成合金，将合金粉碎成粒径在130μm的粉料，加入氰基丙烯酸粘结剂，压制成原料球，将原料球置于氮化炉内进行氮化，重复粉碎、制球、氮化操作3次。
熔炼：按上述通风罩的成分及其质量百分比配置原料，包括N：0.4％、Mn：2％、C：0.05％、Si：1％、Be：0.1％、Ni：1％、Li：0.6％、余量为Fe和杂质，其中杂质包括P＜0.06％、S＜0.05％、O＜0.03％。将除Mn、N、Ni外的金属熔融，再加入氮化硅锰合金制成合金液并浇注成合金钢，对合金钢进行回火、退火处理，其中回火处理的温度为600℃，回火处理时间为10min，退火处理的温度为500℃，退火处理时间为15min。
成形：将合金钢经切削、机加工后得通风罩半成品。
表面处理：在通风罩半成品表面涂覆含金属防腐涂料和埋植于涂料内部的自修复微胶囊的智能涂料得成品，其中自修复微胶囊为糠醛树脂制成，微胶囊内部填有花生油。
实施例3
氮合金制备：将上述通风罩原料中的Mn和Si置入熔炼炉内熔融并冷却成合金，将合金粉碎成粒径在130μm的粉料，加入氰基丙烯酸粘结剂，压制成原料球，将原料球置于氮化炉内进行氮化，重复粉碎、制球、氮化操作3次。
熔炼：按上述通风罩的成分及其质量百分比配置原料，包括N：0.8％、Mn：4％、C：0.1％、Si：5％、Be：0.5％、Ni：3％、Li：1％、余量为Fe和杂质，其中杂质包括P＜0.06％、S＜0.05％、O＜0.03％。将除Mn、N、Ni外的金属熔融，再加入氮化硅锰合金制成合金液并浇注成合金钢，对合金钢进行回火、退火处理，其中回火处理的温度为600℃，回火处理时间为10min，退火处理的温度为500℃，退火处理时间为15min。
成形：将合金钢经切削、机加工后得通风罩半成品。
表面处理：在通风罩半成品表面涂覆含金属防腐涂料和埋植于涂料内部的自修复微胶囊的智能涂料得成品，其中自修复微胶囊为糠醛树脂制成，微胶囊内部填有芝麻油。
实施例4
氮合金制备：将上述通风罩原料中的Mn和Si置入熔炼炉内熔融并冷却成合金，将合金粉碎成粒径在100μm的粉料，加入氰基丙烯酸粘结剂，压制成原料球，将原料球置于氮化炉内进行氮化，重复粉碎、制球、氮化操作2次。
熔炼：按上述通风罩的成分及其质量百分比配置原料，包括N：0.6％、Mn：3％、C：0.08％、Si：3％、Be：0.3％、Ni：2％、Li：0.8％、余量为Fe和杂质，其中杂质包括P＜0.06％、S＜0.05％、O＜0.03％。将除Mn、N、Ni外的金属熔融，再加入氮化硅锰合金制成合金液并浇注成合金钢，对合金钢进行回火、退火处理，其中回火处理的温度为400℃，回火处理时间为5min，退火处理的温度为400℃，退火处理时间为5min。
成形：将合金钢经切削、机加工后得通风罩半成品。
表面处理：在通风罩半成品表面涂覆含金属防腐涂料和埋植于涂料内部的自修复微胶囊的智能涂料得成品，其中自修复微胶囊为酚醛树脂制成，微胶囊内部填有芝麻油。
实施例5
氮合金制备：将上述通风罩原料中的Mn和Si置入熔炼炉内熔融并冷却成合金，将合金粉碎成粒径在160μm的粉料，加入氰基丙烯酸粘结剂，压制成原料球，将原料球置于氮化炉内进行氮化，重复粉碎、制球、氮化操作4次。
熔炼：按上述通风罩的成分及其质量百分比配置原料，包括N：0.6％、Mn：3％、C：0.08％、Si：3％、Be：0.3％、Ni：2％、Li：0.8％、余量为Fe和杂质，其中杂质包括P＜0.06％、S＜0.05％、O＜0.03％。将除Mn、N、Ni外的金属熔融，再加入氮化硅锰合金制成合金液并浇注成合金钢，对合金钢进行回火、退火处理，其中回火处理的温度为800℃，回火处理时间为15min，退火处理的温度为600℃，退火处理时间为25min。
成形：将合金钢经切削、机加工后得通风罩半成品。
表面处理：在通风罩半成品表面涂覆含金属防腐涂料和埋植于涂料内部的自修复微胶囊的智能涂料得成品，其中自修复微胶囊为酚醛树脂制成，微胶囊内部填有芝麻油。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，对比例1材料中不含N。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，对比例2不进行氮合金制备，直接将所有原料混合熔融。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，对比例3表面处理仅做喷漆处理。
将实施例1-5及对比例1-3的产品进行测试，测试其强度、韧性、耐腐蚀性和硬度，结果如表1所示：
表1：实施例1-5及对比例1-3中产品的性能
由表中数据可以看出，增加合金钢中氮的含量可以提升钢的性能，氮元素能与其他金属元素结合，充分发挥合金化元素的作用，节约合金化元素的用量。而表面处理所用的智能涂料带有自修复功能，在表面涂层出现破损时，释放微胶囊中的成分，填补缺口。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (10)

1.一种通风罩，其特征在于，所述的通风罩由如下成分及其质量百分比组成：N：0.4-0.8％、Mn：2-4％、C：0.05-0.1％、Si：1-5％、Be：0.1-0.5％、Ni：1-3％、Li：0.6-1％、余量为Fe和杂质。
2.根据权利要求1所述的一种通风罩，其特征在于，所述杂质包括P＜0.06％、S＜0.05％、O＜0.03％。
3.一种通风罩的制备工艺，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
(1)氮合金制备：将权利要求1中所述的Mn和Si置入炉内，通入氮气后烧制成氮化硅锰合金；
(2)熔炼：按权利要求1所述的成分及其质量百分比配置原料，将除Mn、N、Ni外的金属熔融，再加入氮化硅锰合金制成合金液并浇注成合金钢；
(3)成形：将合金钢经切削、机加工后得通风罩半成品；
(4)表面处理：在通风罩半成品表面涂覆智能涂料得成品。
4.根据权利要求3所述的一种通风罩的制备工艺，其特征在于，步骤(1)所述的制备方法为多次氮化法，具体为：将Si、Mn金属放入熔炼炉内熔融并冷却成合金，将合金粉碎，压制成原料球，将原料球置于氮化炉内进行氮化，重复粉碎、制球、氮化操作。
5.根据权利要求4所述的一种通风罩的制备工艺，其特征在于，合金粉碎后加入粘结剂，粘结剂为氰基丙烯酸、酚醛树脂中的一种。
6.根据权利要求4所述的一种通风罩的制备工艺，其特征在于，合金粉碎后的粒径在100-160μm。
7.根据权利要求4所述的一种通风罩的制备工艺，其特征在于，重复粉碎、制球、氮化操作次数为2-4次。
8.根据权利要求3所述的一种通风罩的制备工艺，其特征在于，步骤(2)浇注而成的合金钢还进行回火、退火处理，其中回火处理的温度为400-800℃，回火处理时间为5-15min，退火处理的温度为400-600℃，退火处理时间为5-25min。
9.根据权利要求3所述的一种通风罩的制备工艺，其特征在于，步骤(4)中的智能涂料包括金属防腐涂料和埋植于涂料内部的自修复微胶囊。
10.根据权利要求9所述的一种通风罩的制备工艺，其特征在于，自修复微胶囊为树脂的一种，微胶囊内部为植物油的一种。
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