一種用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，包括如下步驟：熔煉澆注；熱處理；將熱處理后的鋼坯進(jìn)行預(yù)處理，然后置于滲硼劑中，升溫至910～930℃，保溫6～7h得到滲硼后鋼坯；覆轉(zhuǎn)化膜。其中滲硼劑的使用量為1.3～1.6g/cm2，滲硼劑按重量份包括：碳化硼4～6份，硼砂10～15份，氟硼酸鉀3～4份，氟硅酸鈉0.5～1份，碳酸氫鈉5～7份，碳化硅40～50份，活性炭30～35份。覆轉(zhuǎn)化膜的具體步驟為：將滲硼后鋼坯進(jìn)行清洗，然后置于轉(zhuǎn)化液中，升溫至40～50℃，保溫18～22min，干燥得到用于水冷噴嘴的耐磨鋼。本發(fā)明所得耐磨鋼具有優(yōu)異的耐磨性能，而且耐腐蝕、耐高溫性能良好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及水冷噴嘴鋼材技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]冶金領(lǐng)域的水冷噴嘴往往用于淬火等熱處理，使所得合金得到強(qiáng)化，所以要求水冷噴嘴具有優(yōu)秀的耐高溫性能。而水冷中的冷卻液往往采用水或鹽溶液，容易使水冷噴嘴表面生銹，故水冷噴嘴還需要具有較高的耐腐蝕性能。合金在水冷過(guò)程中會(huì)與水冷噴嘴發(fā)生摩擦，因此水冷噴嘴還需要具有較強(qiáng)的耐磨性能。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的水冷噴嘴材料往往耐磨性能不足，需要一種新的耐磨鋼材用于水冷噴嘴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，所得耐磨鋼具有優(yōu)異的耐磨性能，而且耐腐蝕、耐高溫性能良好。
[0005]本發(fā)明提出的一種用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，包括如下步驟:
[0006]S1、熔煉澆注；
[0007]S2、熱處理；
[0008]S3、將熱處理后的鋼坯進(jìn)行預(yù)處理，然后置于滲硼劑中，升溫至910?930°C，保溫6?7h得到滲硼后鋼坯；
[0009]S4、覆轉(zhuǎn)化膜。
[0010]優(yōu)選地，S3中，預(yù)處理的具體操作如下:將熱處理后的鋼坯置于丙酮中靜置8?12min，然后進(jìn)行超聲清洗5?lOmin，取出水洗后，再置于鹽酸中靜置5?8min，取出水洗，干燥。
[0011]優(yōu)選地，S3中，滲硼劑的使用量為1.3?1.6g/cm2。
[0012]優(yōu)選地，S3中，滲硼劑按重量份包括:碳化硼4?6份，硼砂10?15份，氟硼酸鉀3?4份，氟娃酸鈉0.5?I份，碳酸氫鈉5?7份，碳化娃40?50份，活性炭30?35份。
[0013]優(yōu)選地，S4中，覆轉(zhuǎn)化膜的具體步驟為:將滲硼后鋼坯進(jìn)行清洗，然后置于轉(zhuǎn)化液中，升溫至40?50°C，保溫18?22min，干燥得到用于水冷噴嘴的耐磨鋼。
[0014]優(yōu)選地，S4的覆轉(zhuǎn)化膜過(guò)程中，轉(zhuǎn)化液包括:75?78g/L硅烷偶聯(lián)劑，7?10g/L硝酸釔，I?3g/L植酸鈉，2?3g/L硝酸，11?14g/L氟硅酸鉀，8?10g/L氟鈦酸銨，10?12g/L甘油，溶劑為水。
[0015]優(yōu)選地，SI中，熔煉澆注具體操作為:將原材料升溫至熔融狀態(tài)得到液態(tài)合金，其中液態(tài)合金的組分按重量百分比包括:C:0.05?0.1%，Cr:l?1.3%，Al:0.5?0.8% ,Mg:l.l?1.4%，Zr:0.4?0.6%，N1:0.2?0.3%，Mn:0.8?l.l%，Mo:0.1?0.15%，V:0.06?
0.1%，Co:0.05?0.08%，Ga:0.01 ?0.03%，T1:0.8?I.2%，S1:0.3?0.6%，其余為Fe;然后澆注得到鋼坯。
[0016]優(yōu)選地，S2中，熱處理的具體步驟為:將鋼坯升溫以9?12°C/min的升溫速度升溫至520?550°C，保溫3?4h，接著以3?4°C/min的升溫速度升溫至680?700°C，保溫50?60min，再以I?2°C/min的升溫速度升溫至980?1000°C，保溫3?4h，然后油冷至250?2800C，再升溫至525?540°C，保溫I?2h，空冷至室溫。
[0017]本發(fā)明采用低鉻低碳的鋼材作為基體具有優(yōu)良的耐沖擊性能，而通過(guò)鋯、鎳、錳、鉬、釩、鈷等元素配合，不僅可以細(xì)化合金組織，同時(shí)形成穩(wěn)定的難熔金屬化合物，提高本發(fā)明的硬度、耐腐蝕、耐磨、耐熱性能，而且凈化晶界，降低蠕變過(guò)程中晶界擴(kuò)散速率，提高塑性和強(qiáng)度;淬火回火后進(jìn)行滲硼，滲硼劑分解產(chǎn)生的硼原子迀移到試樣表面發(fā)生反應(yīng)生成了卩防8相，隨著滲硼劑供應(yīng)的硼原子增多，？防8的生成速度加快，進(jìn)一步提高滲硼劑分解，使硼原子在表面的進(jìn)一步堆積，然后開(kāi)始形成FeB相，硼化物FeB和Fe2B是非常穩(wěn)定的化合物，具有良好的熱硬性，使本發(fā)明經(jīng)滲硼后在800°C以下的溫度時(shí)，能夠保持很高的硬度，其耐磨性隨著提高，而且穩(wěn)定好;在高溫下鋼材表面的FeB和Fe2B將會(huì)與氧發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生B2O3會(huì)使氧化的過(guò)程停止或降低到極緩慢的程度，進(jìn)而使材料的表面受到一定的保護(hù);滲硼后覆轉(zhuǎn)化膜，采用硅烷偶聯(lián)劑和硝酸釔發(fā)生交聯(lián)作用，形成致密的膜層，而植酸鈉與硅烷偶聯(lián)劑、硝酸釔配合，起到彌散、填充的作用，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)化膜的致密程度;而氟硅酸鉀和氟鈦酸銨配合，封閉轉(zhuǎn)化膜中的活性基團(tuán)，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)化膜的耐腐蝕性能；同時(shí)由于釔的電負(fù)性小、化學(xué)活性大，可在鋼表面形成許多活性中心，加速活性硼原子在鋼表面的吸附，稀土元素為硼原子向基體內(nèi)擴(kuò)散提供條件，進(jìn)一步提高了本發(fā)明硬度。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1
[0020]本發(fā)明提出的一種用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，包括如下步驟:
[0021]S1、將原材料升溫至熔融狀態(tài)得到液態(tài)合金，其中液態(tài)合金的組分按重量百分比包括:C:0.05%，Cr: 1.3%，A1:0.5%，Mg: 1.4%，Zr:0.4% , Ni: 0.3 % ,Mn: 0.8 % ,Mo:
0.15%，V:0.06%，Co:0.08%，Ga:0.01%，T1:1.2%，S1:0.3%，其余為 Fe;然后澆注得到鋼坯；
[0022]S2、將鋼坯升溫以12°C/min的升溫速度升溫至520°C，保溫4h，接著以3°C/min的升溫速度升溫至700°C，保溫50min，再以2°C/min的升溫速度升溫至980°C，保溫4h，然后油冷至250°C，再升溫至540°C，保溫lh，空冷至室溫；
[0023]S3、將熱處理后的鋼坯置于丙酮中靜置12min，然后進(jìn)行超聲清洗5min，取出水洗后，再置于鹽酸中靜置8min，取出水洗，干燥，然后置于滲硼劑中，滲硼劑的使用量為1.3g/cm2，升溫至930°C，保溫6h得到滲硼后鋼坯；其中滲硼劑按重量份包括:碳化硼6份，硼砂10份，氟硼酸鉀4份，氟硅酸鈉0.5份，碳酸氫鈉7份，碳化硅40份，活性炭35份；
[0024]S4、將滲硼后鋼坯進(jìn)行清洗，然后置于轉(zhuǎn)化液中，升溫至40°C，保溫22min，干燥得到用于水冷噴嘴的耐磨鋼，其中轉(zhuǎn)化液包括:75g/L硅烷偶聯(lián)劑，10g/L硝酸釔，lg/L植酸鈉，3g/L硝酸，I lg/L氟硅酸鉀，10g/L氟鈦酸銨，10g/L甘油，溶劑為水。
[0025]實(shí)施例2
[0026]本發(fā)明提出的一種用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，包括如下步驟:
[0027]S1、將原材料升溫至熔融狀態(tài)得到液態(tài)合金，其中液態(tài)合金的組分按重量百分比包括:C:0.1%，Cr:l%，A1:0.8% ,Mg: 1.1 % ,Zr: 0.6% ,Ni:0.2% ,Mn: 1.1 % ,Mo:0.1 % ,V:
0.1%，Co:0.05%，Ga:0.03%，T1:0.8%，S1:0.6%，其余為 Fe;然后澆注得到鋼坯；
[0028]S2、將鋼坯升溫以9°C/min的升溫速度升溫至550°C，保溫3h，接著以4°C/min的升溫速度升溫至680°C，保溫60min，再以l°C/min的升溫速度升溫至1000°C，保溫3h，然后油冷至280°C，再升溫至525 °C，保溫2h，空冷至室溫；
[0029]S3、將熱處理后的鋼坯置于丙酮中靜置8min，然后進(jìn)行超聲清洗lOmin，取出水洗后，再置于鹽酸中靜置5min，取出水洗，干燥，然后置于滲硼劑中，滲硼劑的使用量為1.6g/cm2，升溫至910°C，保溫7h得到滲硼后鋼坯；其中滲硼劑按重量份包括:碳化硼4份，硼砂15份，氟硼酸鉀3份，氟硅酸鈉I份，碳酸氫鈉5份，碳化硅50份，活性炭30份；
[0030]S4、將滲硼后鋼坯進(jìn)行清洗，然后置于轉(zhuǎn)化液中，升溫至50°C，保溫18min，干燥得到用于水冷噴嘴的耐磨鋼，其中轉(zhuǎn)化液包括:78g//L硅烷偶聯(lián)劑，7g/L硝酸釔，3g/L植酸鈉，2g/L硝酸，14g/L氟硅酸鉀，8g/L氟鈦酸銨，12g/L甘油，溶劑為水。
[0031]實(shí)施例3
[0032]本發(fā)明提出的一種用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，包括如下步驟:
[0033]S1、將原材料升溫至熔融狀態(tài)得到液態(tài)合金，其中液態(tài)合金的組分按重量百分比包括:C: 0.08%，Cr: 1.1% ,Al:0.7% ,Mg:1.2% ,Zr:0.55% ,Ni:0.23% ,Mn:l% ,Mo:
0.12%,V:0.09%,Co:0.06%，Ga: 0.023%，T1: 0.9%，S1: 0.5%，其余為 Fe;然后澆注得到鋼坯；
[0034]S2、將鋼坯升溫以1 °C /min的升溫速度升溫至540 °C，保溫3.6h，接著以3.5 °C /min的升溫速度升溫至6850C，保溫58min，再以1.2 °C/min的升溫速度升溫至995°C，保溫3.4h，然后油冷至270°C，再升溫至530°C，保溫1.8h，空冷至室溫；
[0035]S3、將熱處理后的鋼坯置于丙酮中靜置9min，然后進(jìn)行超聲清洗8min，取出水洗后，再置于鹽酸中靜置6min，取出水洗，干燥，然后置于滲硼劑中，滲硼劑的使用量為1.5g/cm2，升溫至915°C，保溫6.7h得到滲硼后鋼坯;其中滲硼劑按重量份包括:碳化硼4.5份，硼砂13份，氟硼酸鉀3.5份，氟硅酸鈉0.7份，碳酸氫鈉5.5份，碳化硅45份，活性炭33份；
[0036]S4、將滲硼后鋼坯進(jìn)行清洗，然后置于轉(zhuǎn)化液中，升溫至46°C，保溫19min，干燥得到用于水冷噴嘴的耐磨鋼，其中轉(zhuǎn)化液包括:77g/L硅烷偶聯(lián)劑，8g/L硝酸釔，2.3g/L植酸鈉，2.2g/L硝酸，13g/L氟硅酸鉀，8.5g/L氟鈦酸銨，11.2g/L甘油，溶劑為水。
[0037]實(shí)施例4
[0038]本發(fā)明提出的一種用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，包括如下步驟:
[0039]S1、將原材料升溫至熔融狀態(tài)得到液態(tài)合金，其中液態(tài)合金的組分按重量百分比包括:C: 0.06%，Cr:1.2% , Al: 0.6 % ,Mg: 1.3 % , Zr: 0.45 % ,Ni: 0.26 % ,Mn: 0.9 % ,Mo:
0.13%，V:0.08%，Co:0.07%，Ga:0.012%，T1:l.l%，S1:0.4%，其余為 Fe;然后澆注得到鋼坯；
[0040]S2、將鋼坯升溫以11 °C/min的升溫速度升溫至530°C，保溫3.8h，接著以3.2°C/min的升溫速度升溫至695°C，保溫52min，再以1.5°C/min的升溫速度升溫至985°C，保溫3.6h，然后油冷至260°C，再升溫至535°C，保溫1.4h，空冷至室溫；
[0041]S3、將熱處理后的鋼坯置于丙酮中靜置lOmin，然后進(jìn)行超聲清洗6min，取出水洗后，再置于鹽酸中靜置7min，取出水洗，干燥，然后置于滲硼劑中，滲硼劑的使用量為1.4g/cm2，升溫至925°C，保溫6.3h得到滲硼后鋼坯;其中滲硼劑按重量份包括:碳化硼5.6份，硼砂12份，氟硼酸鉀3.8份，氟硅酸鈉0.6份，碳酸氫鈉6.7份，碳化硅42份，活性炭34份；
[0042]S4、將滲硼后鋼坯進(jìn)行清洗，然后置于轉(zhuǎn)化液中，升溫至44°C，保溫21min，干燥得到用于水冷噴嘴的耐磨鋼，其中轉(zhuǎn)化液包括:76g/L硅烷偶聯(lián)劑，9g/L硝酸釔，1.5g//L植酸鈉，2.5g/L硝酸，12g/L氟硅酸鉀，9g/L氟鈦酸銨，10.6g/L甘油，溶劑為水。
[0043]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、熔煉澆注； 52、熱處理； 53、將熱處理后的鋼坯進(jìn)行預(yù)處理，然后置于滲硼劑中，升溫至910?930°C，保溫6?7h得到滲硼后鋼坯； 54、覆轉(zhuǎn)化膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，其特征在于，S3中，預(yù)處理的具體操作如下:將熱處理后的鋼坯置于丙酮中靜置8?12min，然后進(jìn)行超聲清洗5?I Omin，取出水洗后，再置于鹽酸中靜置5?8min，取出水洗，干燥。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，其特征在于，S3中，滲硼劑的使用量為I.3?1.6g/cm204.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，其特征在于，S3中，滲硼劑按重量份包括:碳化硼4?6份，硼砂10?15份，氟硼酸鉀3?4份，氟娃酸鈉0.5?I份，碳酸氫鈉5?7份，碳化硅40?50份，活性炭30?35份。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，其特征在于，S4中，覆轉(zhuǎn)化膜的具體步驟為:將滲硼后鋼坯進(jìn)行清洗，然后置于轉(zhuǎn)化液中，升溫至40?50°C，保溫18?22min，干燥得到用于水冷噴嘴的耐磨鋼。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，其特征在于，S4的覆轉(zhuǎn)化膜過(guò)程中，轉(zhuǎn)化液包括:75?78g//L硅烷偶聯(lián)劑，7?10g/L硝酸釔，I?3g/L植酸鈉，2?3g/L硝酸，11?14g/L氟硅酸鉀，8?10g/L氟鈦酸銨，10?12g/L甘油，溶劑為水。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，其特征在于，SI中，熔煉澆注具體操作為:將原材料升溫至熔融狀態(tài)得到液態(tài)合金，其中液態(tài)合金的組分按重量百分比包括:(::0.05?0.1%，0:1?1.3%，厶1:0.5?0.8%，]\%:1.1?1.4%，2『:0.4?0.6%，N1:0.2?0.3%，Μη:0.8?I.I %，Μο: 0.I ?0.15 %，V: 0.06?0.I %，Co: 0.05 ?0.08%，Ga:0.01 ?0.03%，T1:0.8?1.2%，S1:0.3?0.6%，其余為Fe;然后澆注得到鋼坯。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述用于水冷噴嘴的耐磨鋼的制備方法，其特征在于，S2中，熱處理的具體步驟為:將鋼坯升溫以9?12°C/min的升溫速度升溫至520?550°C，保溫3?4h，接著以3?4°C/min的升溫速度升溫至680?700°C，保溫50?60min，再以I?2°C/min的升溫速度升溫至980?1000°C，保溫3?4h，然后油冷至250?280°C，再升溫至525?540C，保溫I?2h，空冷至室溫。
【文檔編號(hào)】C23C22/34GK106048514SQ201610473792
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】梁曉, 楊正超, 沙思延
【申請(qǐng)人】滁州帝邦科技有限公司