一种提高釉化用钢强度的热处理方法与流程

本发明涉及一种提高釉化用钢强度的热处理方法，属于材料加工领域。

背景技术

釉化钢是将特种无机玻璃质材料通过高温熔融凝于基体钢板(釉化用钢)上并与该钢板之间产生牢固化学键结合而制成的一种性能优异的复合材料。釉化钢既保持了钢板基材强韧和抗冲击的特性，也具有瓷釉层强的耐酸碱、耐腐蚀、不燃烧、易清洁、无污染和无辐射等特点。因此，釉化钢被广泛应用于轻工、家电、冶金、化工和建筑等领域。其中，釉化用钢通常采用低碳钢钢板，含碳量一般≤0.08wt.％。

用于生产热水器内胆的釉化用钢，既要求钢板具有良好的成形性，以满足内胆封头的冲压成形，又要有较高的强度，以保证内胆能够承受压强为1.0～1.2mpa的耐压试验和高压水循环试验，同时还要具有良好的焊接性，使焊缝处及热影响区在涂搪性能和耐压能力方面不至于成为薄弱环节。然而，釉化用钢在在进行玻璃釉质烧结的热循环(760～900℃)处理过程中，屈服强度会有所降低。

釉化用钢的显微组织与其性能之间紧密相关，其显微组织一般包括铁素体、珠光体、碳化物和非金属夹杂物等，性能优异的釉化用钢要求珠光体的含量较少，并且存在的少量珠光体应该均匀地分布在铁素体周围，降低在搪烧时给搪瓷造成的危害；同时铁素体的晶粒尺度也应尽量细小，减少单位面积上晶界处的杂质含量。然而，釉化用钢在釉化烧结过程中，由于碳的扩散不充分，易在其组织中生成富碳块状相，削弱了固溶强化与位错强化的作用，降低了钢板的屈服强度。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能够显著提高釉化用钢强度的热处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种提高釉化用钢强度的热处理方法，包括如下步骤：

步骤一：将待处理的釉化用钢置于碱液中清洗10～15min后，再置于酸液中清洗2～3min；

步骤二：在步骤一酸洗后的釉化用钢表面均匀涂抹涂料；

步骤三：将步骤二涂抹涂料后的釉化用钢加热至760～870℃进行保温热处理5～10min；

步骤四：将步骤三热处理后的釉化用钢置于空气中冷却至室温；

步骤五：在步骤四冷至室温的釉化用钢表面再次均匀涂抹涂料，然后加热至400～600℃进行回火处理5～10min；

步骤六，将步骤五回火处理后的釉化用钢置于空气中冷却至室温。

步骤一中，所述碱液为氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液按照质量比8:5混合的混合液，其中，所述氢氧化钠溶液的浓度为60～90g/l，所述碳酸钠溶液的浓度为40～60g/l；优选80g/l的氢氧化钠溶液和50g/l的碳酸钠溶液，碱洗的作用是去除钢板表面的润滑油及标记油漆等污垢。

所述酸液为浓度20～24wt％的盐酸溶液，酸洗的作用是去除钢材表面的氧化皮，时间不能过长，以免釉化用钢中的fe和酸过度反应。

步骤二和步骤五中，所述涂料为购自浙江黄岩特种涂料厂的世纪一号抗氧化涂料，涂抹的涂层厚度为0.16～0.20mm，使得热处理过程中釉化用钢各区域受热均匀。

步骤三中，加热的升温速率控制在1～1.5℃/s，优选1.25℃/s。

步骤四中，先以5～6℃/s的降温速率冷却至400℃，然后自然冷却至室温。

步骤五中，加热的升温速率控制在1～1.5℃/s，优选1.25℃/s；回火的目的是使组织中的富碳块状相发生分解，c、n等原子能够充分地扩散到晶内以形成柯氏气团钉扎位错，增强了固溶强化和位错强化的作用，从而获得较高的屈服强度。

步骤六中，回火后的釉化用钢直接放置在空气中自然冷却至室温即可。

有益效果：

本发明釉化用钢强度的热处理方法既能保证釉化用钢在釉化烧结后得到表面优质的釉化层，且在回火后屈服强度得到明显提升，相比釉化烧结未回火处理的釉化用钢强度提升了30～40％。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是实施例1釉化用钢轧制态时的显微组织；

图2是实施例1釉化用钢在釉化烧结后的显微组织；

图3是实施例1釉化用钢回火后的显微组织；

图4是实施例1釉化用钢轧制态、釉化烧结后和回火后的应力应变曲线。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

以下实施例中，采用的釉化用钢由如下质量百分比的成分组成：c：0.05～0.10％；mn：1.0～1.50％；p≤0.07％；s：0.001～0.025％；si：0.03～0.05％；cu≤0.2％；ni：0.02～0.04％；cr：0.03～0.06％；mo≤0.03％；sn：0.003～0.01％；al：0.02～0.045％；v：0.005～0.012％；nb≤0.01％；n：0.005～0.013％；ti：0.015～0.03％；b≤0.005％；ca≤0.005％；余量为fe和其它不可避免的杂质。

实施例1

步骤一：将待处理的釉化用钢置于60g/l氢氧化钠溶液和40g/l碳酸钠溶液的混合液(氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液按照质量比8:5混合)中清洗10～15min去除钢板表面的润滑油及标记油漆等污垢，然后再置于20wt％的盐酸溶液中清洗2～3min去除钢材表面的氧化皮；

步骤二：在步骤一酸洗后的釉化用钢表面均匀涂抹涂料，涂层的厚度为0.16～0.20mm；

步骤三：将步骤二均匀涂抹涂料后的釉化用钢以1℃/s的升温速率加热至760后进行保温热处理10min；

步骤四：将步骤三热处理后的釉化用钢采用空冷方式冷却，先以5℃/s的降温速率冷却至400℃，然后自然冷却至室温；

步骤五：在步骤四冷至室温的釉化用钢表面再次均匀涂抹涂料后进行回火处理，其中，涂层的厚度为0.16～0.20mm，以1℃/s的升温速率加热至400℃进行回火处理10min；

步骤六：将步骤五回火后的釉化用钢置于空气中自然冷却至室温即得。

实施例1的釉化用钢其轧制态屈服强度为σ0.2r：332mpa；经釉化烧结热处理后(第四步结束时)，得到表面优质的釉化层，釉化用钢在厚度为1.1～1.4mm下，屈服强度为σ0.2e：285mpa，下降了47mpa；经回火处理后，较釉化烧结后的釉化用钢，其屈服强度为σ0.2t：382mpa，相比σ0.2e提高了97mpa。

从图1、图2和图3中可以看出，釉化用钢经760℃热处理后，组织中出现了c、mn偏聚的第二相，回火后，组织中的块状相基本都分解转变为珠光体，即回火后的显微组织为铁素体以及少量分布于铁素体晶界处的珠光体。图4为实施例1釉化用钢轧制态、釉化烧结后和回火后的应力应变曲线。从图4中可以看出，经过釉化烧结后，釉化用钢的屈服强度显著降低，而经过回火处理后，较釉化烧结后的屈服强度提高了97mpa。

实施例2

步骤一：将待处理的釉化用钢置于80g/l氢氧化钠溶液和50g/l碳酸钠溶液的混合液(氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液按照质量比8:5混合)中清洗10～15min去除钢板表面的润滑油及标记油漆等污垢，然后再置于22wt％的盐酸溶液中中清洗2～3min去除钢材表面的氧化皮；

步骤二：在步骤一酸洗后的釉化用钢表面均匀涂抹涂料，涂层的厚度为0.16～0.20mm；

步骤三：将步骤二均匀涂抹涂料后的釉化用钢以1.25℃/s的升温速率加热至800℃后进行保温热处理8min；

步骤四：将步骤三热处理后的釉化用钢采用空冷方式冷却，先以6℃/s的降温速率冷却至400℃，然后自然冷却至室温；

步骤五：在步骤四冷至室温的釉化用钢表面再次均匀涂抹涂料后进行回火处理，其中，涂层的厚度为0.16～0.20mm，以1.25℃/s的升温速率加热至500℃进行回火处理8min；

步骤六：将步骤五回火后的釉化用钢置于空气中自然冷却至室温即得。

实施例2的釉化用钢其轧制态屈服强度为σ0.2r：335mpa；经釉化烧结热处理后(第四步结束时)，得到表面优质的釉化层，釉化用钢在厚度为1.1～1.4mm下，屈服强度为σ0.2e：280mpa，下降了49mpa；经回火处理后，较釉化烧结后的釉化用钢，其屈服强度为σ0.2t：390mpa，相比σ0.2e提高了110mpa。

实施例3

步骤一：将待处理的釉化用钢置于90g/l氢氧化钠溶液和60g/l碳酸钠溶液的混合液(氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液按照质量比8:5混合)中清洗10～15min去除钢板表面的润滑油及标记油漆等污垢，然后再置于24wt％的盐酸溶液中中清洗2～3min去除钢材表面的氧化皮；

步骤二：在步骤一酸洗后的釉化用钢表面均匀涂抹涂料，涂层的厚度为0.16～0.20mm；

步骤三：将步骤二均匀涂抹涂料后的釉化用钢以1.5℃/s的升温速率加热至870℃后进行保温热处理5min；

步骤四：将步骤三热处理后的釉化用钢采用空冷方式冷却，先以6℃/s的降温速率冷却至400℃，然后自然冷却至室温；

步骤五：在步骤四冷至室温的釉化用钢表面再次均匀涂抹涂料后进行回火处理，其中，涂层的厚度为0.16～0.20mm，以1.5℃/s的升温速率加热至600℃进行回火处理5min；

步骤六：将步骤五回火后的釉化用钢置于空气中自然冷却至室温即得。

实施例3的釉化用钢其轧制态屈服强度为σ0.2r：335mpa；经釉化烧结热处理后(第四步结束时)，得到表面优质的釉化层，釉化用钢在厚度为1.1～1.4mm下，屈服强度为σ0.2e：290mpa，下降了45mpa；经回火处理后，较釉化烧结后的釉化用钢，其屈服强度为σ0.2t：380mpa，相比σ0.2e提高了90mpa。

现有技术中釉化用钢在釉化烧结后得到表面优质的釉化层，但屈服强度明显降低，在1.1～1.4mm厚度下，一般屈服强度：σ0.2≤180mpa，远远小于本发明实施例回火后的釉化用钢的屈服强度。

本发明提供了一种提高釉化用钢强度的热处理方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。