专利名称：一种螺纹钢防锈淬火工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及螺纹钢热处a&防^^页域，具体为一种螺纹钢防锈淬火工艺，主 要用于螺纹钢热轧后喷淋或者螺纹钢淬火。
技术背景螺纹钢是热轧带肋钢筋的俗称。螺纹钢属于小型型钢钢材， 一般广泛用于房 屋、桥梁、道路等土建工程建设，主要作为钢筋混凝土建筑构件的骨架。螺纹钢 的用途是在混^疑土构件中承受拉力，凹凸不平的螺纹表面会与混wt更好的结合， 可防止因钢筋与混紙之间的摩擦力不足而相互脱离，致使结构破坏的情况发生。螺纹钢一般是裸装捆扎交货，存放时要注意防潮，^对螺纹钢的性能将产 生不良影响。目前钢铁厂螺纹钢的淬火热处理实际采用的一般是热轧后直接空冷或穿水冷却。然而，如果采用空冷，力学性能将达不到要求；如果采用水冷，其表面氧化 皮会很快转变成铁锈，影响螺纹钢的性能与i顿，这是长期困扰螺纹钢应用的一 个严重问题。 发明内容为了解决螺纹钢淬火后容易锈蚀的问题，改善氧化皮的性能，本发明提供一 种螺纹钢防锈淬火工艺，采用氧化剂作为淬火介质，通过改变氧化皮的成分，改 善氧化皮结构，提高螺纹钢的耐锈蚀能力。本发明针对现有技术的缺陷和不足，提供一种螺纹钢防锈淬火工艺，主要是 在经济可行的 下，舰正交优化实验，摸索出一种淬火工艺。经该淬火工艺 处理后的螺纹钢样品，表面光亮洁净，氧化皮厚度适当，与基体结合良好，成分 以Fe304为主，在干湿交替环境中放置超过两个月基本不生锈。本发明的技术方案如下萍火介质双氧水(H202)，含量0.2%-30% (体积分数)；自来水，余量。 淬火温度1000-70(TC，保温时间0.5-150秒，淬火方式为喷淋或浸润。
本发明淬火介质的较佳组成为淬火介质双氧水(恥)，含量1%-10% (体积分数)；自来水，余量。 本发明双氧水参与的反应式如下3Fe + 4//2。2，-画c" > &304 + 4i/2(9本发明所述的新型经济螺纹钢淬火处理介质对提高螺纹钢氧化皮性能的机理如下有禾盱耐蚀性能的氧化皮结构包括以下三个方面首先，氧化皮越厚，耐蚀 性能1 好，钢的起锈时间就越长；其次，氧化皮中Fe304含量越高，氧化皮就 越稳定，这一点可从氧化层中的Fe203和Fe^0 (0《y<l，化学非计量比)层比 Fe304层更容易被稀盐酸溶液侵蚀得到佐证；最后，是氧化皮的各种缺陷，特别 是微裂纹，裂纹数M少，氧化皮就越完整，因而^t户性就越好。本发明的特点是M采用氧化剂H202，制备出一种经济、实用、易行且能 显著改善螺纹钢热处理后氧化皮性能的淬火处理工艺。采用本发明工艺，经该淬 火介质处理后的螺纹钢样品，表面光亮洁净，氧化皮厚度适当，成份以Fe304为 主，在干湿交替环境中放置超过两个月基本不生锈，在大气环境下具有良好的耐 ,，能力。
图1 (a) - (h)为不同淬火介质处理后的螺纹钢在干湿交替100天后的表面 形貌。图2 (a) - (d)为不同淬火介质处理后的螺纹钢SEM截面形貌。 图3 (a) - (j)为不同浓度(体积分数)11202淬火介质喷淋冷却后的螺纹钢 表面形貌。
具体实施方式
本发明设计一种氧化剂作为淬火介质，使得螺纹钢表面生成的氧化皮以Fe304 为主。总体实验思路是通过淬火、氧化皮形貌观察以及锈蚀评价、成份分析，最 后优化出淬火处理介质经济、适用的最佳成份范围。首先，选用自来水y转卩、0.5% (质量百分数)重铬酸钾溶液冷却、空冷、10% (体积分数)双氧水冷却四种冷却方式，在淬火后比较各种方法得到的螺纹钢的 表面形貌，见图(a) - (h);其中，图1 (a) - (b)为经自来水喷淋冷却，图1(a)为截面图，图1 (b)为侧视图；图1 (c) - (d)为0.5% (质量百分数)重 铬酸钾溶液7賴口，图1 (c)为截面图，图1 (d)为彻井见图；图1 (e) - (f)为经 空气7转P，图1 (e)为截面图，图1 (f)为侧视图；图1 (g) - (h)为经10%(体积分数)HA淬火介质喷淋^i口，图l (g)为截面图，图l (h)为侧视图。 由氧化皮的厚度，与基体的结合瞎况、剥落瞎况，以及放置若干天后的锈蚀瞎况 优选出双氧水作为实施例。不同淬火介质处理后的螺纹钢SEM截面形貌见图2 (a) - (d);其中，图2(a) - (b)为经自来7jC喷淋冷却，图2 (a)为螺纹钢带肋部分，图2 (b)为螺 纹钢不带肋部分；图2 (c) - (d)为经8% (体积分数)H202淬火介质喷淋冷却， 图2 (c)为螺纹钢带肋部分，图2 (d)为螺纹钢不带肋部分。i!31调整双氧水的浓度，分别选定5%， 10%， 15%， 20%和30%五个浓度值 试验，确定适宜的浓度范围应该在30% (体积分数)以内都有效。继续在较低浓 度范围内 更经济有效的浓度范围，最终将双氧水的浓度值定为0.2%~30% (体 积分数)。不同浓度(体积分数)H202淬火介质喷淋冷却后的螺纹钢表面形貌见 图3 (a) - (j);其中，图3 (a) - (b)为5%，图3 (a)为截面图，图3 (b)为 侧视图；图3 (c) - (d)为10%，图3 (c)为截面图，图3 (d)为侧视图；图3(e) - (f)为15%，图3 (e)为截面图，图3 (f)为侧视图；图3 (g) - (h) 为20%，图3 (g)为截面图，图3 (h)为侧视图；图3 (i) - (j)为30%，图3(i)为截面图，图3 (j)为侧视图。通过正交实验，优化淬火温度、保温时间、双氧水浓度以及淬火方式，观察 氧化皮的结构与形貌，分析其成分，并设计干湿交替实验，将淬火后的螺纹钢样 品放置在干湿交替箱中，^f牛设置为湿度85%保持16小时，湿度60%保持8小 时，观察样品起诱瞎况，优选出一种最佳的淬火方案。 该淬火工艺如下淬火温度1000-70(TC，保温时间0.5-150秒，淬火方式为喷淋或浸润。 实施例1淬火介质双氧水(H202)，含量5% (体积分数)；自来水，余量。 淬火温度1000。C，保温时间2秒，淬火方式为喷淋。 结果氧化皮中Fe304重量含量大约为65c/。，其余为Fe203与FeO，氧化皮 厚度为80請。 实施例2淬火介质双氧水(H202)，含量10% (体积分数)；自来水，余量。淬火，950。C，保温时间3秒，淬火方式为喷淋。结果氧化皮中Fe304重量含量大约为54%,其余为Fe203与FeO，氧化皮 厚度为110"m。 实施例3洋火介质双氧水(H202)，含量15% (体积分数)；自来水，余量。淬火温度90(TC，保温时间5秒，淬火方式为喷淋。结果氧化皮中Fe3O4重量含量大约为40"/c)，其余为Fe203与FeO，氧化皮 厚度为100um。 实施例4萍火介质双氧水(H202)，含量20% (体积分数)；自来水，余量。 淬火^^85(TC，保温时间2分钟，淬火方式为浸润。 结果氧化皮中Fe304重量含量大约为25%，其余为Fe203与FeO，氧化皮 厚度为200 um。 实施例5淬火介质双氧水(H202)，含量30% (体积分数)；自来水，余量。 淬火温度800。C，保温时间150秒，淬火方式为浸润。 结果氧化皮中Fe304重量含量大约为32%，其余为Fe203与FeO，氧化皮 厚度为320 um。i微表明，本发明M优化比较实验，找到一种全新的喷淋处理液双氧水作 为淬火介质，使得经该淬火介质喷淋处理后的螺纹钢，表面生成一定厚度的以 Fe304为主的氧化皮，该氧化皮对螺纹钢有很好的保护作用，在长时间干湿交替 下表现了优良的耐腐蚀与锈蚀性能，显著提高螺纹钢的耐锈蚀性能。
权利要求
1. 一种螺纹钢防锈淬火工艺，其特征是以双氧水为淬火介质，双氧水浓度在0.2％-30％体积分数，淬火温度1000-700℃，保温时间0.5-150秒。
2、 按照权利要求1戶脱的螺纹钢防锈淬火工艺，其特征是淬火方式为喷淋 或浸润。
3、 按照权利要求1戶脱的螺纹钢防锈淬火工艺，其特征是双氧水浓度在 1%-10%体积分数。
全文摘要
本发明涉及螺纹钢热处理及防锈领域，具体为一种螺纹钢防锈淬火工艺，主要用于螺纹钢热轧后喷淋或者螺纹钢淬火。本发明通过采用氧化剂H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>，制备出一种经济易行且能显著改善螺纹钢热处理后氧化皮性能的淬火处理介质，双氧水浓度在0.2％-30％体积分数，淬火温度1000-700℃，保温时间0.5-150秒，能显著提高螺纹钢的耐锈蚀性能。本发明通过优化比较实验，找到一种全新的喷淋处理液，使得经该淬火介质喷淋处理后的螺纹钢，表面生成一定厚度的以Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>为主的氧化皮，该氧化皮对螺纹钢有很好的保护作用，在长时间干湿交替下表现了优良的耐腐蚀与锈蚀性能。
文档编号C23F17/00GK101210329SQ20061013510
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月27日 优先权日2006年12月27日
发明者刘国超, 伟 柯, 董俊华, 韩恩厚 申请人:中国科学院金属研究所