CN107904512A - 一种防腐蚀钢材及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防腐蚀钢材，涉及技术领域。其化学成分的质量百分比为：C：0.26‑0.45%，B：0.53‑0.62%、Cr：4.46‑5.16%，Al：0.62‑0.74%，Zn：0.35‑0.43%，Cu：0.41‑0.58%，Ti：0.34‑0.49%，Si：0.16‑0.19%，W：0.12‑0.18%，Nb：0.12‑0.14%，Mn：0.18‑0.26%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明还公开了一种防腐蚀钢材的加工工艺，可以有效地提高钢材的耐腐蚀性能，从而延长了钢材的使用寿命。

Description

一种防腐蚀钢材及其加工工艺
技术领域
本发明涉及金属冶炼技术领域，特别是涉及一种防腐蚀钢材及其加工工艺。
背景技术
钢，是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.11%之间的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢；在实际生产中，钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等。人类对钢的应用和研究历史相当悠久，但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前，钢的制取都是一项高成本低效率的工作。如今，钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分，可以说钢是现代社会的物质基础。
目前使用的钢材具有良好的防火耐火性能，但是在酸性或碱性环境中易发生腐蚀，防腐蚀性较差，从而极大地影响了钢材的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种防腐蚀钢材及其加工工艺，可以有效地提高钢材的耐腐蚀性能，从而延长了钢材的使用寿命。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种防腐蚀钢材，其化学成分的质量百分比为：C：0.26-0.45%，B：0.53-0.62%、Cr：4.46-5.16%，Al：0.62-0.74%，Zn：0.35-0.43%，Cu：0.41-0.58%，Ti：0.34-0.49%，Si：0.16-0.19%，W：0.12-0.18%，Nb：0.12-0.14%，Mn：0.18-0.26%，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，C：0.35%，B：0.58%、Cr：4.76%，Al：0.68%，Zn：0.39%，Cu：0.49%，Ti：0.42%，Si：0.18%，W：0.15%，Nb：0.13%，Mn：0.22%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明还提供了一种防腐蚀钢材的加工工艺，包括以下步骤：
S1：将原料加入熔炼炉中，将熔炼炉的温度调至1650-1680℃，熔炼2-3h，直至原料熔炼成合金溶液；
S2：对合金溶液进行脱硫、脱氧处理，再加入精炼剂进行精炼除渣，再将合金溶液注入浇包中，加入稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢材；
S3：将钢材在190～220℃的条件下进行固溶处理；随后将固溶处理后的钢材随后放入盐浴淬火槽内与熔盐进行中温盐浴淬火，控制温度为170～180℃，保温1～2h，然后将钢材放入回火炉中，将炉温调至680-710℃进行回火处理，回火时间为30-35分钟，回火后冷却至室温，之后再将钢材放入回火炉中，将炉温调至625-645℃，进行二次回火，回火时间为35-40分钟，回火后再次冷却至室温；
S4：将热处理后的钢材放置于磷化液中，进行磷化处理5-15min，然后取出，进行清洗；
S5：在钢材表面涂覆防腐蚀涂料，涂覆之后静置24-26小时；
S6：对钢材进行超声波探伤，检测合格后得到成品。
前所述的一种防腐蚀钢材的加工工艺，S2中稀土合金镁的质量占原料总质量的8-10%。
前所述的一种防腐蚀钢材的加工工艺，S4中磷化处理的温度为50-75℃。
前所述的一种防腐蚀钢材的加工工艺，S4中磷化液为锌系磷化液。
前所述的一种防腐蚀钢材的加工工艺，S5中防腐蚀涂料由以下重量份的原料组成：环氧树脂31-34份、六偏硫酸钠4-5份、碳化硅3-6份、聚氯乙烯2-4份，二甲苯甲醛树脂8-12份，柠檬酸锌2-3份，丙二醇丁醚4-6份、正丁醇3-5份、聚甲基丙烯酸甲酯9-10份。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中，在原料中加入C和W，在高温熔炼时可以形成碳化钨，碳化钨硬度与金刚石相仿，且耐磨性强，可提高钢材的硬度与耐磨性，加入了Ti、Nb等可细化晶粒的元素，在冶炼时可细化原料中的晶粒，从而提高了钢材的强度与韧性；
（2）本发明中，向合金溶液中加入稀土合金镁进行微合金化处理，可以细化金属原料中的晶粒，不仅可以提高钢材的强度，还可以提高钢材的耐腐蚀性能和耐高温性能；
（3）本发明中，对合金钢进行先固溶处理，使材料中的碳化物相基本溶解，碳固溶于奥氏体中，从而使材料均匀过饱和，同时消除材料中冷热加工产生的应力，提高了钢材的强度和塑性，后淬火，再二次回火的热处理工艺，使奥氏体形成的珠光体组织更为均匀，避免形成不完全相同的组织，使钢材获得更高的强度与耐腐蚀性能；
（4）本发明中，对热处理后的钢材进行磷化处理，不仅可以给钢材提供保护，一定程度上防止金属被腐蚀，而且可以为钢材涂漆之间打底，提高漆膜层的附着力和防腐蚀能力，在磷化处理后在钢材表面涂覆防腐蚀涂料，进一步提高了钢材的防腐蚀性能。
具体实施方式
为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式，对本发明作出进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提供的一种防腐蚀钢材，其化学成分的质量百分比为：C：0.26-0.45%，B：0.53-0.62%、Cr：4.46-5.16%，Al：0.62-0.74%，Zn：0.35-0.43%，Cu：0.41-0.58%，Ti：0.34-0.49%，Si：0.16-0.19%，W：0.12-0.18%，Nb：0.12-0.14%，Mn：0.18-0.26%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供的一种防腐蚀钢材的加工工艺，包括以下步骤：
S1：将原料加入熔炼炉中，将熔炼炉的温度调至1650-1680℃，熔炼2-3h，直至原料熔炼成合金溶液；
S2：对合金溶液进行脱硫、脱氧处理，再加入精炼剂进行精炼除渣，再将合金溶液注入浇包中，加入占原料总质量8-10%的稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢材；
S3：将钢材在190～220℃的条件下进行固溶处理；随后将固溶处理后的钢材随后放入盐浴淬火槽内与熔盐进行中温盐浴淬火，控制温度为170～180℃，保温1～2h，然后将钢材放入回火炉中，将炉温调至680-710℃进行回火处理，回火时间为30-35分钟，回火后冷却至室温，之后再将钢材放入回火炉中，将炉温调至625-645℃，进行二次回火，回火时间为35-40分钟，回火后再次冷却至室温；
S4：将热处理后的钢材放置于锌系磷化液中，进行磷化处理5-15min，磷化处理的温度为50-75℃，然后取出，进行清洗；
S5：在钢材表面涂覆防腐蚀涂料，涂覆之后静置24-26小时；
S6：对钢材进行超声波探伤，检测合格后得到成品。
其中，防腐蚀涂料由以下重量份的原料组成：环氧树脂31-34份、六偏硫酸钠4-5份、碳化硅3-6份、聚氯乙烯2-4份，二甲苯甲醛树脂8-12份，柠檬酸锌2-3份，丙二醇丁醚4-6份、正丁醇3-5份、聚甲基丙烯酸甲酯9-10份。
实施例2
本实施例提供的一种防腐蚀钢材，其化学成分的质量百分比为：C：0.26-0.45%，B：0.53-0.62%、Cr：4.46-5.16%，Al：0.62-0.74%，Zn：0.35-0.43%，Cu：0.41-0.58%，Ti：0.34-0.49%，Si：0.16-0.19%，W：0.12-0.18%，Nb：0.12-0.14%，Mn：0.18-0.26%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供的一种防腐蚀钢材的加工工艺，包括以下步骤：
S1：将原料加入熔炼炉中，将熔炼炉的温度调至1650-1680℃，熔炼2-3h，直至原料熔炼成合金溶液；
S2：对合金溶液进行脱硫、脱氧处理，再加入精炼剂进行精炼除渣，再将合金溶液注入浇包中，加入占原料总质量8-10%的稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢材；
S3：将钢材在190～220℃的条件下进行固溶处理；随后将固溶处理后的钢材随后放入盐浴淬火槽内与熔盐进行中温盐浴淬火，控制温度为170～180℃，保温1～2h，然后将钢材放入回火炉中，将炉温调至680-710℃进行回火处理，回火时间为30-35分钟，回火后冷却至室温，之后再将钢材放入回火炉中，将炉温调至625-645℃，进行二次回火，回火时间为35-40分钟，回火后再次冷却至室温；
S4：将热处理后的钢材放置于锌系磷化液中，进行磷化处理5-15min，磷化处理的温度为50-75℃，然后取出，进行清洗；
S5：在钢材表面涂覆防腐蚀涂料，涂覆之后静置24-26小时；
S6：对钢材进行超声波探伤，检测合格后得到成品。
其中，防腐蚀涂料由以下重量份的原料组成：环氧树脂31-34份、六偏硫酸钠4-5份、碳化硅3-6份、聚氯乙烯2-4份，二甲苯甲醛树脂8-12份，柠檬酸锌2-3份，丙二醇丁醚4-6份、正丁醇3-5份、聚甲基丙烯酸甲酯9-10份。
实施例3
本实施例提供的一种防腐蚀钢材，其化学成分的质量百分比为：C：0.26-0.45%，B：0.53-0.62%、Cr：4.46-5.16%，Al：0.62-0.74%，Zn：0.35-0.43%，Cu：0.41-0.58%，Ti：0.34-0.49%，Si：0.16-0.19%，W：0.12-0.18%，Nb：0.12-0.14%，Mn：0.18-0.26%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例提供的一种防腐蚀钢材的加工工艺，包括以下步骤：
S1：将原料加入熔炼炉中，将熔炼炉的温度调至1650-1680℃，熔炼2-3h，直至原料熔炼成合金溶液；
S2：对合金溶液进行脱硫、脱氧处理，再加入精炼剂进行精炼除渣，再将合金溶液注入浇包中，加入占原料总质量8-10%的稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢材；
S3：将钢材在190～220℃的条件下进行固溶处理；随后将固溶处理后的钢材随后放入盐浴淬火槽内与熔盐进行中温盐浴淬火，控制温度为170～180℃，保温1～2h，然后将钢材放入回火炉中，将炉温调至680-710℃进行回火处理，回火时间为30-35分钟，回火后冷却至室温，之后再将钢材放入回火炉中，将炉温调至625-645℃，进行二次回火，回火时间为35-40分钟，回火后再次冷却至室温；
S4：将热处理后的钢材放置于锌系磷化液中，进行磷化处理5-15min，磷化处理的温度为50-75℃，然后取出，进行清洗；
S5：在钢材表面涂覆防腐蚀涂料，涂覆之后静置24-26小时；
S6：对钢材进行超声波探伤，检测合格后得到成品。
其中，防腐蚀涂料由以下重量份的原料组成：环氧树脂31-34份、六偏硫酸钠4-5份、碳化硅3-6份、聚氯乙烯2-4份，二甲苯甲醛树脂8-12份，柠檬酸锌2-3份，丙二醇丁醚4-6份、正丁醇3-5份、聚甲基丙烯酸甲酯9-10份。
利用本发明制备的防腐蚀钢材与普通钢材进行对比试验，观察处理效果。
试验如下：
将本发明制备的防腐蚀钢材与普通钢材均放置在常温下1mol/L浓度的H2SO4溶液中浸泡，在第16天时，普通钢材表面出现轻微脱落，实施例1-实施例3均未出现变化；到第18天时，普通钢材腐蚀较明显，实施例1和实施例2出现表面轻微脱落，实施例3未出现变化；到第25天，普通钢材腐蚀严重，取出后很容易折断，实施例1和实施例2腐蚀情况较明显，实施例3表面出现轻微腐蚀。
将本发明制备的防腐蚀钢材与普通钢材均放置在常温下1mol/L浓度的NaOH溶液中浸泡，在第14天时，普通钢材表面出现轻微脱落，实施例1-实施例3均未出现变化；到第17天时，普通钢材腐蚀较明显，实施例1和实施例2出现表面轻微脱落，实施例3未出现变化；到第23天，普通钢材腐蚀严重，取出后很容易折断，实施例1和实施例2腐蚀情况较明显，实施例3表面出现轻微腐蚀。
由上述试验可以看出，本发明制备的防腐蚀钢材，在酸性环境和碱性环境中均具有良好的耐腐蚀性能，可以在恶劣的环境中保证较好的性能，有效地延长了钢材的使用寿命。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种防腐蚀钢材，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.26-0.45%，B：0.53-0.62%、Cr：4.46-5.16%，Al：0.62-0.74%，Zn：0.35-0.43%，Cu：0.41-0.58%，Ti：0.34-0.49%，Si：0.16-0.19%，W：0.12-0.18%，Nb：0.12-0.14%，Mn：0.18-0.26%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种防腐蚀钢材，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.35%，B：0.58%、Cr：4.76%，Al：0.68%，Zn：0.39%，Cu：0.49%，Ti：0.42%，Si：0.18%，W：0.15%，Nb：0.13%，Mn：0.22%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.一种如权利要求1所述的防腐蚀钢材的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将原料加入熔炼炉中，将熔炼炉的温度调至1650-1680℃，熔炼2-3h，直至原料熔炼成合金溶液；
S2：对合金溶液进行脱硫、脱氧处理，再加入精炼剂进行精炼除渣，再将合金溶液注入浇包中，加入稀土合金镁对浇包内的合金溶液进行微合金化处理，处理之后将合金溶液浇入铸模进行铸型得到钢材；
S3：将钢材在190～220℃的条件下进行固溶处理；随后将固溶处理后的钢材随后放入盐浴淬火槽内与熔盐进行中温盐浴淬火，控制温度为170～180℃，保温1～2h，然后将钢材放入回火炉中，将炉温调至680-710℃进行回火处理，回火时间为30-35分钟，回火后冷却至室温，之后再将钢材放入回火炉中，将炉温调至625-645℃，进行二次回火，回火时间为35-40分钟，回火后再次冷却至室温；
S4：将热处理后的钢材放置于磷化液中，进行磷化处理5-15min，然后取出，进行清洗；
S5：在钢材表面涂覆防腐蚀涂料，涂覆之后静置24-26小时；
S6：对钢材进行超声波探伤，检测合格后得到成品。
4.根据权利要求1所述的一种防腐蚀钢材的加工工艺，其特征在于：所述S2中稀土合金镁的质量占原料总质量的8-10%。
5.根据权利要求1所述的一种防腐蚀钢材的加工工艺，其特征在于：所述S4中磷化处理的温度为50-75℃。
6.根据权利要求1所述的一种防腐蚀钢材的加工工艺，其特征在于：所述S4中磷化液为锌系磷化液。
7.根据权利要求1所述的一种防腐蚀钢材的加工工艺，其特征在于：所述S5中防腐蚀涂料由以下重量份的原料组成：环氧树脂31-34份、六偏硫酸钠4-5份、碳化硅3-6份、聚氯乙烯2-4份，二甲苯甲醛树脂8-12份，柠檬酸锌2-3份，丙二醇丁醚4-6份、正丁醇3-5份、聚甲基丙烯酸甲酯9-10份。
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