本發(fā)明涉及水冷噴嘴材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于水冷噴嘴的耐腐蝕鋼的制備方法。
背景技術(shù)：
冶金領(lǐng)域的水冷設(shè)備往往用于淬火等熱處理，使所得合金得到強(qiáng)化，所以要求水冷設(shè)備具有優(yōu)秀的耐高溫性能。而水冷中的冷卻液往往采用水或鹽溶液，容易使水冷設(shè)備表面生銹，故水冷設(shè)備還需要具有較高的耐腐蝕性能。合金在水冷過程中會(huì)與水冷設(shè)備發(fā)生摩擦，因此水冷設(shè)備還需要具有較強(qiáng)的耐磨性能。
現(xiàn)有技術(shù)中的水冷設(shè)備材料往往耐腐蝕性能不足，需要一種新的耐腐蝕鋼材用于水冷設(shè)備。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種用于水冷噴嘴的耐腐蝕鋼的制備方法，所得耐腐蝕鋼具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，而且耐磨、耐高溫性能良好。
本發(fā)明提出的一種用于水冷噴嘴的耐腐蝕鋼的制備方法，包括如下步驟：
S1、將原材料升溫至熔融狀態(tài)得到液態(tài)合金，其中液態(tài)合金的組分按重量百分比包括：C：0.1～0.25％，Cr：1.2～1.5％，Al：0.3～0.6％，Mg：1.2～1.6％，Zr：0.2～0.3％，Ni：0.4～0.6％，Mn：1.2～1.3％，Mo：0.08～0.12％，V：0.1～0.13％，Co：0.03～0.06％，Ga：0.02～0.05％，Ti：1.5～1.6％，Si：0.6～0.8％，其余為Fe；然后澆注得到鋼坯；
S2、熱處理；
S3、滲硼；
S4、覆轉(zhuǎn)化膜。
優(yōu)選地，S2中，熱處理的具體步驟為：將鋼坯升溫以5～8℃/min的升溫速度升溫至620～650℃，保溫2～2.5h，接著以1～1.5℃/min的升溫速度升溫至880～900℃，保溫45～55min，再升溫至980～1000℃，保溫3～4h，然后油冷至230～260℃，再升溫至500～520℃，保溫1～2h，空冷至室溫。
優(yōu)選地，S3中，滲硼的具體步驟為：將熱處理后的鋼坯進(jìn)行預(yù)處理，然后置于滲硼劑中，升溫至870～880℃，保溫9～10h得到滲硼后鋼坯。
優(yōu)選地，S3的滲硼過程中，滲硼劑按重量份包括：碳化硼3～5份，硼砂14～18份，氟硼酸鉀1.5～2.5份，氟硅酸鈉1.5～2份，碳酸鈉4～6份，碳化硅45～55份，三氧化二鋁28～32份。
優(yōu)選地，S3的滲硼過程中，滲硼劑的使用量為1.5～1.8g/cm2。
優(yōu)選地，S3的滲硼過程中，預(yù)處理的具體操作如下：將熱處理后的鋼坯置于丙酮中靜置10～15min，然后進(jìn)行超聲清洗10～15min，取出水洗后，再置于鹽酸中靜置10～15min，取出水洗，干燥。
優(yōu)選地，S4中，覆轉(zhuǎn)化膜的具體步驟為：將滲硼后鋼坯進(jìn)行清洗，然后置于轉(zhuǎn)化液中，升溫至45～55℃，保溫15～20min，干燥得到用于水冷噴嘴的耐腐蝕鋼。
優(yōu)選地，S4的覆轉(zhuǎn)化膜過程中，轉(zhuǎn)化液包括：78～82g/L硅烷偶聯(lián)劑，3～6g/L硝酸釔，2～6g/L植酸鈉，2～3g/L硝酸，7～10g/L氟硅酸鉀，10～12g/L氟鈦酸銨，7～10g/L甘油，溶劑為水。
本發(fā)明采用低鉻低碳的鋼材作為基體具有優(yōu)良的耐沖擊性能，而通過鋯、鎳、錳、鉬、釩、鈷等元素配合，不僅可以細(xì)化合金組織，同時(shí)形成穩(wěn)定的難熔金屬化合物，提高本發(fā)明的硬度、耐腐蝕、耐磨、耐熱性能，而且凈化晶界，降低蠕變過程中晶界擴(kuò)散速率，提高塑性和強(qiáng)度；淬火回火后進(jìn)行滲硼，滲硼劑分解產(chǎn)生的硼原子遷移到試樣表面發(fā)生反應(yīng)生成了Fe2B相，隨著滲硼劑供應(yīng)的硼原子增多，F(xiàn)e2B的生成速度加快，進(jìn)一步提高滲硼劑分解，使硼原子在表面的進(jìn)一步堆積，然后開始形成FeB相，硼化物FeB和Fe2B是非常穩(wěn)定的化合物，具有良好的熱硬性，使本發(fā)明經(jīng)滲硼后在800℃以下的溫度時(shí)，能夠保持很高的硬度，其耐磨性隨著提高，而且穩(wěn)定好；在高溫下鋼材表面的FeB和Fe2B將會(huì)與氧發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生B2O3會(huì)使氧化的過程停止或降低到極緩慢的程度，進(jìn)而使材料的表面受到一定的保護(hù)；滲硼后覆轉(zhuǎn)化膜，采用硅烷偶聯(lián)劑和硝酸釔發(fā)生交聯(lián)作用，形成致密的膜層，而植酸鈉與硅烷偶聯(lián)劑、硝酸釔配合，起到彌散、填充的作用，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)化膜的致密程度；而氟硅酸鉀和氟鈦酸銨配合，封閉轉(zhuǎn)化膜中的活性基團(tuán)，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)化膜的耐腐蝕性能；同時(shí)由于釔的電負(fù)性小、化學(xué)活性大，可在鋼表面形成許多活性中心，加速活性硼原子在鋼表面的吸附，稀土元素為硼原子向基體內(nèi)擴(kuò)散提供條件，進(jìn)一步提高了本發(fā)明硬度。
具體實(shí)施方式
下面，通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
本發(fā)明提出的一種用于水冷噴嘴的耐腐蝕鋼的制備方法，包括如下步驟：
S1、將原材料升溫至熔融狀態(tài)得到液態(tài)合金，其中液態(tài)合金的組分按重量百分比包括：C：0.1％，Cr：1.5％，Al：0.3％，Mg：1.6％，Zr：0.2％，Ni：0.6％，Mn：1.2％，Mo：0.12％，V：0.1％，Co：0.06％，Ga：0.02％，Ti：1.6％，Si：0.6％，其余為Fe；然后澆注得到鋼坯；
S2、將鋼坯升溫以8℃/min的升溫速度升溫至620℃，保溫2.5h，接著以1℃/min的升溫速度升溫至900℃，保溫45min，再升溫至1000℃，保溫3h，然后油冷至260℃，再升溫至500℃，保溫2h，空冷至室溫；
S3、將熱處理后的鋼坯置于丙酮中靜置10min，然后進(jìn)行超聲清洗15min，取出水洗后，再置于鹽酸中靜置10min，取出水洗，干燥，然后置于滲硼劑中，滲硼劑的使用量為1.8g/cm2，升溫至870℃，保溫10h得到滲硼后鋼坯；滲硼劑按重量份包括：碳化硼3份，硼砂18份，氟硼酸鉀1.5份，氟硅酸鈉2份，碳酸鈉4份，碳化硅55份，三氧化二鋁28份；
S4、將滲硼后鋼坯進(jìn)行清洗，然后置于轉(zhuǎn)化液中，升溫至55℃，保溫15min，干燥得到用于水冷噴嘴的耐腐蝕鋼；轉(zhuǎn)化液包括：82g/L硅烷偶聯(lián)劑，3g/L硝酸釔，6g/L植酸鈉，2g/L硝酸，10g/L氟硅酸鉀，10g/L氟鈦酸銨，10g/L甘油，溶劑為水。
實(shí)施例2
本發(fā)明提出的一種用于水冷噴嘴的耐腐蝕鋼的制備方法，包括如下步驟：
S1、將原材料升溫至熔融狀態(tài)得到液態(tài)合金，其中液態(tài)合金的組分按重量百分比包括：C：0.25％，Cr：1.2％，Al：0.6％，Mg：1.2％，Zr：0.3％，Ni：0.4％，Mn：1.3％，Mo：0.08％，V：0.13％，Co：0.03％，Ga：0.05％，Ti：1.5％，Si：0.8％，其余為Fe；然后澆注得到鋼坯；
S2、將鋼坯升溫以5℃/min的升溫速度升溫至650℃，保溫2h，接著以1.5℃/min的升溫速度升溫至880℃，保溫55min，再升溫至980℃，保溫4h，然后油冷至230℃，再升溫至520℃，保溫1h，空冷至室溫；
S3、將熱處理后的鋼坯置于丙酮中靜置15min，然后進(jìn)行超聲清洗10min，取出水洗后，再置于鹽酸中靜置15min，取出水洗，干燥，然后置于滲硼劑中，滲硼劑的使用量為1.5g/cm2，升溫至880℃，保溫9h得到滲硼后鋼坯；滲硼劑按重量份包括：碳化硼5份，硼砂14份，氟硼酸鉀2.5份，氟硅酸鈉1.5份，碳酸鈉6份，碳化硅45份，三氧化二鋁32份；
S4、將滲硼后鋼坯進(jìn)行清洗，然后置于轉(zhuǎn)化液中，升溫至45℃，保溫20min，干燥得到用于水冷噴嘴的耐腐蝕鋼；轉(zhuǎn)化液包括：78g/L硅烷偶聯(lián)劑，6g/L硝酸釔，2g/L植酸鈉，3g/L硝酸，7g/L氟硅酸鉀，12g/L氟鈦酸銨，7g/L甘油，溶劑為水。
實(shí)施例3
本發(fā)明提出的一種用于水冷噴嘴的耐腐蝕鋼的制備方法，包括如下步驟：
S1、將原材料升溫至熔融狀態(tài)得到液態(tài)合金，其中液態(tài)合金的組分按重量百分比包括：C：0.15％，Cr：1.4％，Al：0.4％，Mg：1.5％，Zr：0.23％，Ni：0.55％，Mn：1.22％，Mo：0.11％，V：0.11％，Co：0.05％，Ga：0.03％，Ti：1.56％，Si：0.65％，其余為Fe；然后澆注得到鋼坯；
S2、將鋼坯升溫以7℃/min的升溫速度升溫至630℃，保溫2.4h，接著以1.2℃/min的升溫速度升溫至895℃，保溫48min，再升溫至990℃，保溫3.2h，然后油冷至250℃，再升溫至505℃，保溫1.6h，空冷至室溫；
S3、將熱處理后的鋼坯置于丙酮中靜置12min，然后進(jìn)行超聲清洗14min，取出水洗后，再置于鹽酸中靜置11min，取出水洗，干燥，然后置于滲硼劑中，滲硼劑的使用量為1.7g/cm2，升溫至872℃，保溫9.8h得到滲硼后鋼坯；滲硼劑按重量份包括：碳化硼3.5份，硼砂17份，氟硼酸鉀1.8份，氟硅酸鈉1.9份，碳酸鈉4.5份，碳化硅52份，三氧化二鋁29份；
S4、將滲硼后鋼坯進(jìn)行清洗，然后置于轉(zhuǎn)化液中，升溫至50℃，保溫17min，干燥得到用于水冷噴嘴的耐腐蝕鋼；轉(zhuǎn)化液包括：80g/L硅烷偶聯(lián)劑，4g/L硝酸釔，5g/L植酸鈉，2.5g/L硝酸，9g/L氟硅酸鉀，10.5g/L氟鈦酸銨，9g/L甘油，溶劑為水。
實(shí)施例4
本發(fā)明提出的一種用于水冷噴嘴的耐腐蝕鋼的制備方法，包括如下步驟：
S1、將原材料升溫至熔融狀態(tài)得到液態(tài)合金，其中液態(tài)合金的組分按重量百分比包括：C：0.2％，Cr：1.3％，Al：0.5％，Mg：1.3％，Zr：0.25％，Ni：0.45％，Mn：1.24％，Mo：0.1％，V：0.12％，Co：0.04％，Ga：0.04％，Ti：1.52％，Si：0.75％，其余為Fe；然后澆注得到鋼坯；
S2、將鋼坯升溫以6～7℃/min的升溫速度升溫至630～640℃，保溫2.2～2.4h，接著以1.2～1.3℃/min的升溫速度升溫至885～895℃，保溫48～52min，再升溫至985～990℃，保溫3.2～3.5h，然后油冷至240～250℃，再升溫至505～515℃，保溫1.3～1.6h，空冷至室溫；
S3、將熱處理后的鋼坯置于丙酮中靜置12～13min，然后進(jìn)行超聲清洗12～14min，取出水洗后，再置于鹽酸中靜置11～12min，取出水洗，干燥，然后置于滲硼劑中，滲硼劑的使用量為1.6～1.7g/cm2，升溫至872～875℃，保溫9.5～9.8h得到滲硼后鋼坯；滲硼劑按重量份包括：碳化硼3.5～4.5份，硼砂15～17份，氟硼酸鉀1.8～2份，氟硅酸鈉1.7～1.9份，碳酸鈉4.5～5.6份，碳化硅48～52份，三氧化二鋁29～30份；
S4、將滲硼后鋼坯進(jìn)行清洗，然后置于轉(zhuǎn)化液中，升溫至48～50℃，保溫17～19min，干燥得到用于水冷噴嘴的耐腐蝕鋼；轉(zhuǎn)化液包括：79～80g/L硅烷偶聯(lián)劑，4～5g/L硝酸釔，3～5g/L植酸鈉，2.5～2.8g/L硝酸，8～9g/L氟硅酸鉀，10.5～11.2g/L氟鈦酸銨，8～9g/L甘油，溶劑為水。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。