[发明专利]一种Q235渗铝钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Q235渗铝钢的制备方法。具体是将钢件进行机械和化学两种结合的方法除锈，碱洗除油，表面助镀，烘干，马弗炉加热铝液，高频感应浸渗铝，将浸渗铝的Q235钢取出空冷后进行水冷，最后将水冷后的Q235钢放入马弗炉进行热处理，热处理温度为750℃~850℃，炉冷，通过上述步骤即可得到Q235渗铝钢。本发明的产品由纯铝层、Fe‑Al金属间化合物层和基体组成，纯铝层在使用过程中，表面形成致密的氧化铝层，具有耐腐蚀性，Fe‑Al金属间化合物层在15~30um之间。本发明制备的10mm厚Q235渗铝钢的抗拉强度在450MPa以上，屈服强度在252MPa以上，伸长率在26.5%以上，符合国标要求。

技术领域

本发明涉及一种Q235渗铝钢的制备方法。

背景技术

钢铁因其高强度、高韧性、容易加工、成本低而成为工业中用量最大的一类金属材料，但其最大的缺点就是易锈蚀和磨损，往往因此造成巨大的经济损失。因为腐蚀与磨损都始于钢材表面，所以采用表面工程技术实施于材料表面改性已成为材料科学最活跃的前沿领域之一。

渗铝钢是将表面净化的工件浸于熔融铝或铝合金中并保持一定时间，发生铝液对钢表面浸润、铁的溶解以及铁原子与铝原子的相互扩散和反应，从而形成Fe-Al金属间化合物中间层，当工件从铝液中提出时在此合金层的表面粘附一层铝液或铝合金液，在其冷却凝固后便形成包括Fe-Al合金层和表面纯铝层或铝合金层的镀层，为了保证基体和铝层之间的结合力，往往还需进行热处理。传统的热浸渗铝钢热浸温度较低，一般在完全奥氏体化温度以下，热浸时间一般在3min以上（如Q235 钢热浸渗铝层的组织分析和性能，南京化工大学学报，2000，22（6），10~13, 铝液温度750℃、热浸时间5 min；热浸渗铝硅合金Q235 钢的抗高温腐蚀性能研究，化工机械，2004,14~16，铝液温度750℃、热浸时间5 min），如果时间过短不能形成Fe-Al金属间化合物层，铝层不能和基体结合，容易发生剥离的现象，如果时间过长坩埚寿命大大缩短。在热渗铝过程中，渗铝温度较高（如CN105986222A,一种热浸渗铝工艺，渗铝温度选在AC3以上，温度为950~1000℃），容易导致晶粒粗大，且由于Q235的珠光体含量较少，Fe-Al金属间化合物以舌状的形式向基体发展（图1为传统工艺Q235热浸渗铝组织图，Q235 钢热浸渗铝层的组织分析和性能，南京化工大学学报，2000，22（6），10~13），影响了基体的力学性能。本发明提供的一种Q235渗铝钢的制备方法，由于高频感应的集肤作用，钢件的表面快速升温，达到完全奥氏体化温度，而钢件内部温度几乎不变，在表层浸铝和渗铝同时进行，由于表层已经达到完全奥氏体化温度，铝液向奥氏体基体中扩散铝原子的速度提高，热浸时间更短，可以控制在90~150s，在相同的铝液温度下，与传统方法相比，坩埚的寿命可延长一倍以上，通过高频感应渗铝和后续的热处理，可以保证Q235渗铝钢的力学性能。

发明内容

有鉴于以上技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种渗铝工艺，该工艺可缩短浸铝时间，提高工作效率，保证晶粒度，同时可确保Q235钢材的抗拉强度、屈服强度和伸长率。

本发明的制备方法包含以下几个步骤：

步骤一、除锈：将钢件进行机械和化学两种结合的方法除锈，先用砂纸将钢件的表面较厚的锈层进行打磨，将打磨后的钢件放在5%HCl溶液中浸泡2min，取出后用清水进行冲洗。

步骤二、碱洗除油：除油剂为20%NaOH + 2%十二烷基硫酸钠 + 5%NaSiO₃ + 其余为水，加热至80℃，浸泡时间为10~20min，取出后同样用清水进行冲洗。

步骤三、表面助镀：助镀剂为（2~4%）Cr2O3 +(1~2%) KF +（1~2%）KBF4 +（1~2%）ZnCl2 + 其余为水，加热至40℃，助镀时间3~6min，取出后100℃下保温1h，3h内进行浸渗。