[发明专利]一种萃取热作模具钢中碳化物的方法

说明书

本发明涉及一种碳化物萃取工艺，尤其涉及一种萃取热作模具钢中碳化物的方法。包括萃取液的配制及试样的表面预处理、磁力搅拌萃取碳化物和离心干燥粉末。表面预处理包括试样的切割、抛磨与超声波清洗；磁力搅拌萃取碳化物包括试样的加热腐蚀、磁力搅拌、超声震动循环；离心干燥粉末包括萃取液的离心、沉淀物的烘干、粉末的研磨。相较于传统电解萃取，本发明腐蚀剂配比简单，萃取时间短，萃取的碳化物纯度高，萃取过程重现性佳，尤其适用于H13热作模具钢及其元素调动衍生的H13系列钢的碳化物的快速萃取制备。

技术领域

本发明涉及一种碳化物萃取工艺，尤其涉及一种萃取热作模具钢中碳化物的方法。

背景技术

热作模具作为制造业的重要工艺装备，其用量大，服役环境恶劣，对材料性能要求很高，目前国际上主要采用H13系列的热作模具钢。研究表明，H13型热作模具钢中的碳化物对材料的回火稳定性、等向性、高温强度、高温硬度等关键性能都有着巨大的影响，因此分析和探究H13型热作模具钢中碳化物种类和数量的变化对提高热作模具钢性能有着决定性作用。

目前萃取钢中的碳化物的主要途径是电解萃取，通过定向腐蚀将碳化物从钢基体中萃取出来，避开基体含量的影响，但探索所需钢种的电解液非常繁琐，需要选择合适的电解液、电流密度和电解时间，萃取过程动辄8到12小时，耗费时间长，操作繁琐，萃取效率低。上海大学等在2011年于《钢铁研究学报》第23卷第6期报道了H13热作模具钢的电解方法，要求电解时间为至少6小时，电流密度为0.025A/cm²，电解液为1％的NaCl溶液、3％的FeSO4溶液、1％的酒石酸溶液。

中国发明专利CN106053175公布了一种萃取工具钢中碳化物方法，通过切割、预处理、超声、腐蚀、加热、过滤、分散、离心、干燥得到碳化物样品，但需要真空抽滤装置过滤、悬浮液酒精分散处理，方法较为繁琐；且加热过程中每隔15min就要重新在高温溶液中加入50ml盐酸，危险系数也较高。且发明人在实际实验中发现该方法即便加垫两层滤纸，真空抽滤装置仍会过滤掉大量细小的碳化物粉末，使得碳化物收得率大大降低。

中国发明专利CN107541728公布了一种用于制备合金钢中碳化物的腐蚀剂和碳化物制备方法，通过含有表面活性剂和酸的腐蚀液加热萃取合金钢中碳化物，腐蚀5到10min后震荡1-2min即可沉淀出碳化物。但沉淀出碳化物后仍需调节腐蚀液为中性并用定性滤纸过滤干燥，操作较为繁琐，且发明人在实际实验中发现100ml的腐蚀液即使加入100ml的去离子水后，仍然显示PH＝2的酸度值，很难调节至溶液中性，稀释过程耗时偏长。另外发明人在实际实验中发现常规H13型热作模具钢在腐蚀5到10min后震荡1-2min后，仅能沉淀出极少量碳化物；而元素调节后衍生的H13型热作模具钢在腐蚀5到10min后震荡1-2min则完全无法沉淀出碳化物，原专利的制备方法的引申适用性较为不足，仅能适用于常规H13材料，无法适用于元素调节后衍生的H13系列材料的碳化物萃取。

因此，研发一种能同时萃取常规H13钢和元素调节后衍生的H13系列热作模具钢中碳化物且操作较为安全、萃取较为简易快捷、成品萃取率较高的萃取方法是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能同时萃取常规H13钢和元素调节后衍生的H13系列热作模具钢中碳化物的萃取方法。

本发明的第二个目的在于萃取方法要保证操作较为安全。

本发明的第三个目的在于萃取方法要保证萃取较为简易快捷。

本发明的第四个目的在于萃取方法要保证成品萃取率较高。

为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种用于同时萃取常规H13钢和元素调节后衍生的H13系列热作模具钢中碳化物的方法，方法包括萃取液的配制步骤及试样的表面预处理步骤、磁力搅拌萃取碳化物步骤和离心干燥粉末步骤。