專利名稱：一種鋼材樣品熱處理時表面保護方法
技術領域：
本發明屬于金屬熱處理領域，特別涉及一種鋼材樣品熱處理時表面保護方法。
背景技術：
在鋼鐵產品加工過程中，常常使用到各種熱處理，例如在螺栓、螺母等緊固件加エ過程中，為了便于冷鐓，常在700 780°C保溫4 8小時，進行球化或軟化退火，降低原始盤條的強度和硬度，提高塑性，從而減小冷鐓模具的耗損，避免エ件開裂；在線材、薄板的冷拔、冷軋過程中，為了消除加工硬化現象，將其在奧氏體化溫度以下50 150°C保溫一段時間，使其發生再結晶退火；對于ー些合金鑄件，為了提高化學成分的均勻性，常在其不發生熔化的前提下，在盡可能高的溫度下保溫較長時間，采用均勻化退火使合金元素擴散均勻。熱處理需要的溫度一般較高，約200°C 1200°C不等，保溫時間較長，約幾小時到數十小吋。鋼材在普通熱處理中，在高溫下長時間保溫，常常造成材料表面脫碳，生成較厚的氧化皮，造成エ件尺寸減小，表面組織變化，性能變差。為了在熱處理時保護好エ件的表面，防止脫碳和氧化，傳統的方法是采用真空熱處理爐或者氣氛保護爐。真空熱處理爐需要配備ー套昂貴的真空系統，使用和維護成本很高；而氣氛保護爐需要消耗大量的保護氣體，易造成環境污染。
發明內容
本發明目的在于提供ー種用普通熱處理爐對鋼鐵樣品進行熱處理時保護表面的方法，使用本方法進行熱處理時樣品不生成氧化皮、無脫碳、表面質量好。為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案一種鋼材樣品熱處理時表面保護方法，包括以下步驟I)放入占容器總容積10% 40%的ニ氧化硅粉末并壓實，然后放入樣品；2)放入占容器總容積55% 85%的ニ氧化娃粉末并壓實,將樣品包埋,ニ氧化娃厚度彡5mm ；3)放入占容器總容積5% 35%的石墨粉末并壓實，蓋上容器蓋用高溫無機膠密封；4)待高溫無機膠固化后，將容器放入熱處理爐中進行熱處理。針對以上方法，對エ藝步驟和輔助材料具體說明如下I)容器中首先要放入占容積約10 40%的ニ氧化硅粉末，然后在正中間放入樣品，接著再放入總體積約55 85%的ニ氧化硅粉末，將樣品包埋，最后放入總體積約5 35%的石墨粉末。選用ニ氧化硅粉末包埋樣品的原因是其性質穩定，不易與樣品表面發生反應。同時材料便宜而豐富，易于取用。先放入一定量的ニ氧化硅粉末在容器中，可防止樣品直接和容器底部接觸，導致受熱不均。最后加入少量的石墨粉，與容器中殘存的少量氧氣發生反應，保護樣品表面不被氧化。2)嚴禁石墨粉和樣品接觸，兩者至少相隔5毫米，防止高溫下樣品表面滲碳。、
3)選用普通有蓋的陶瓷容器，容器和容器蓋之間需用陶瓷專用的耐高溫無機膠密封。待高溫膠需要固化好后，才能放入熱處理爐內。固化程序為室溫保持12h 24h，或者是100 200°C保溫2h 6h，高溫膠耐熱溫度大于1700°C。用高溫膠密封容器，保證空氣不進入，杜絕氧氣來源。高溫膠必須固化后才允許放入爐內，否則，高溫膠會粘結不牢固或者發生開裂，導致密封失敗。高溫膠耐熱溫度必須大于熱處理時最高溫度，否則，高溫膠在爐內發生熔化，也會導致密封失敗。選用耐熱溫度大于1700°C的高溫膠，遠遠高于鋼鐵產品熱處理溫度，因此高溫膠不會發生熔化。
4) ニ氧化硅粉末和石墨粉末的粒度均約為ΙΟΟμπι 500μπι，粉末需要壓實。若ニ氧化硅粉末和石墨粉末的粒度過大，容易疏松，不易壓實，內部氣孔較多，殘留的的氧氣也較多，易使樣品表面發生氧化。與現有技術相比，本發明的有益效果在于，僅用常見的材料和熱處理爐，就能在熱處理時對鋼鐵樣品表面進行保護，方法簡單，取材方便，易于操作，表面保護的效果顯著，尤其適用小型樣品的熱處理。
具體實施例方式下面用實施例對本發明作進ー步闡述，但這些實施例絕非對本發明有任何限制。本領域技術人員在本說明書的啟示下對本發明實施中所作的任何變動都將落在權利要求書的范圍內。實施例I用本方法對合金冷鐓鋼盤條SCM435在球化退火時進行表面保護SCM435用于制造12. 9級高強度緊固件，其加工過程中需要對盤條進行球化退火，降低盤條的強度，提高塑性，利于冷鐓成型。取規格Φ14πιπι的SCM435熱軋態盤條，利用本發明的所述方法，在其退火時對表面進行保護，具體如下(I)取長28mm的SCM435盤條3段和容積為IOOml的普通陶瓷容器I個。先在容器中放入約25ml ニ氧化硅粉末并壓實，粒度約為350 450 μ m ;然后在正中間放入樣品，接著放入約70ml的ニ氧化硅粉末并壓實，將樣品埋入，保證樣品在容器正中間；最后放入約5ml的石墨粉末并壓實，粒度為300 400 μ m，樣品和石墨粉之間約有15mm的距離，蓋好
容器蓋。(2)用陶瓷專用的耐高溫無機膠將容器蓋和容器密封，然后將樣品放入房間，讓其在室溫下持續20h。耐高溫無機膠的耐熱溫度為1730°C。(3)將整個容器放入加熱爐中，加熱爐為普通箱式爐，無氣氛保護，無真空設備。試驗結束后，取出樣品，切割得到其橫截面樣品，按照金相制備程序制備金相樣品，用于觀察表面組織和氧化皮厚度，邊緣組織無脫碳；氧化皮厚度25. 85 μ m，熱軋態氧化皮厚度20 35 μ m，兩者厚度接近，說明沒有生成較厚的氧化皮。
權利要求
1.一種鋼材樣品熱處理時表面保護方法，其特征在于，包括以下步驟 .1)放入占容器總容積10% 40%的ニ氧化硅粉末并壓實，然后放入樣品； .2)放入占容器總容積55% 85%的ニ氧化娃粉末并壓實,將樣品包埋,ニ氧化娃厚度≥5mm ； .3)放入占容器總容積5% 35%的石墨粉末并壓實，蓋上容器蓋用高溫無機膠密封； .4)待高溫無機膠固化后，將容器放入熱處理爐中進行熱處理。
2.根據權利要求I所述的鋼材樣品熱處理時表面保護方法，其特征在于在步驟I)或步驟2)或步驟3)中所述的粉末粒度為100 μ m 500 μ m。
3.根據權利要求I所述的鋼材樣品熱處理時表面保護方法，其特征在于步驟 .3)所述的高溫無機膠耐熱溫度大于1700°C。
4.根據權利要求I所述的鋼材樣品熱處理時表面保護方法，其特征在于所述的高溫無機膠固化為室溫下持續12h 24h，或100 200°C保溫2h 6h。
全文摘要
本發明公開了一種鋼材樣品熱處理時表面保護方法。其按以下步驟進行在容器中先放入占容器總容積10％～40％的二氧化硅粉末；然后放入樣品，接著放入占容積55％～85％的二氧化硅粉末將樣品包埋；最后放入占容積5％～35％的石墨粉末，蓋好容器蓋，并用耐高溫無機膠將容器密封；待高溫膠固化后，將容器放入熱處理爐中進行熱處理。采用本發明熱處理后鋼鐵樣品表面無氧化皮，無脫碳。與傳統熱處理保護方法相比，本發明具有較好地保護樣品表面、操作簡便、成本低廉、節能環保等優點。
文檔編號C21D1/68GK102634645SQ20121014358
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月10日 優先權日2012年5月10日
發明者沈奎, 王世芳, 麻晗 申請人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司