[发明专利]一种钢结构材料热处理前的抗氧化处理工艺

说明书

本发明公开了一种钢结构材料热处理前的抗氧化处理工艺，具体工艺步骤如下：1）钢结构材料的预处理、2）钢结构材料的粗糙化处理以及3）钢结构材料的表面喷涂处理，本发明通过对钢结构材料进行处理，在确保钢结构材料的强度达到工业要求的前提下，尽可能的增加钢结构材料晶粒的尺寸以及在表面形成不同的表面高度，从而提高钢结构材料表面的粗糙度，再将喷涂粉末喷覆在钢结构材料表面，形成抗氧化涂层，阻隔氧气向钢结构材料内部的扩散，很好的防止钢结构材料在热处理过程中发生氧化而生成氧化铁皮，并且热处理后的涂层还可以提高钢结构材料的耐腐蚀性和耐磨性，并且不会对工件的直接使用或者后续的机械加工造成影响，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于钢结构表面处理技术领域，具体涉及一种钢结构材料热处理前的抗氧化处理工艺。

背景技术

钢结构材料不仅广泛用于国防建设，还在经济生活中占有重要地位，钢结构材料凭借自身强大的优点、巨大的使用量，在国家经济中承担着重要作用。

钢结构材料必须加热到高温才能完成淬火、退火、正火、轧制和模锻等工序，但是在高温加热过程中，钢结构材料在加热炉中被长时间加热，其表面与气氛中的氧在高温下发生强烈的氧化反应而生成大量的氧化铁皮，氧化不仅引起钢结构材料的损耗，还会导致钢结构材料中合金元素的贫化，影响钢结构材料的质量和机械性能，使得钢结构材料的成材率显著降低。有关资料介绍钢结构材料因各种热作用造成的氧化损失，相当于世界年产钢结构材料的4-6%。为了防止钢结构材料的氧化，现有技术在工业生产过程中不得不采用真空热处理或者气氛保护热处理，这两种热处理方式均需要专用的热处理设备，且设备造价高昂，技术难度高，使得热处理成本显著增加。

因此，对钢结构材料生产加工过程中采取保护措施，提高其高温条件下在空气中的抗氧化能力，使得钢结构材料的热处理过程无需在真空或保护气氛中进行，降低钢结构材料热处理的技术难度、降低生产成本具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种钢结构材料热处理前的抗氧化处理工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种钢结构材料热处理前的抗氧化处理工艺，具体工艺步骤如下：

1）钢结构材料的预处理

将钢结构材料的原料熔融后制得钢溶体，浇铸到铸模中，将超声施振工具头在1000-1200℃下预热10-15min，然后将超声施振工具头处于铸模的正中，并浸入钢溶体深度的1/3-1/2处，在900-1200W施振功率下施振处理20-30min，然后将施振功率提升至1800-2100W，继续施振至铸件表面基本凝固，取出超声施振工具头，待钢溶体空冷至完全凝固，制得预处理的钢结构材料；本申请通过对钢结构材料的溶体进行二段的超声施振处理，在提高钢结构材料致密度的前提下使得钢结构材料的晶粒尺寸尽可能的增大，从而实现钢结构材料的高致密度以及大晶粒结构；首先对钢结构材料的溶体进行低功率的超声施振处理，通过连续的高能量的超声波使得钢结构材料溶体的内部生成数量众多的空化气泡，当气泡内部声压数值达到一定程度，使得气泡出现破裂并产生高温、高压的冲击波，该冲击波将开始形核并开始生长的晶粒击碎，产生大量尺寸细小的结晶核心，从而到达细化晶粒的效果，使得钢结构材料的晶粒的细化程度得到提高，钢结构材料的致密度得到增大，从而可以降低热处理过程中钢结构材料内部的氧气渗入量，从而降低钢结构材料的氧化；其次，通过对钢结构材料的溶体进行高功率的超声施振处理，通过提高超声功率，使得钢结构材料溶体中的空化和声流效应更加强烈，从而使得与超声施振工具头接触的钢结构材料溶体产生局部高温，并伴有有声流产生的剧烈搅拌作用，从而使得钢结构材料溶体中的温度趋于均匀并且溶体温度有所升高，造成晶粒生长时间的延长，使得晶粒尺寸得到增大，从而使得钢结构材料在后续的变形处理过程中形变孪晶数量增加，由于形变孪晶在变形过程中形核的临界应力较低，因此随着变形量的增加，形变孪晶可持续形成，使得钢结构材料的加工硬化能力增加，从而使得钢结构材料的硬度、强度和变形抗力得到提高；