[实用新型]一种渗铝钢

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属热处理中的渗透钢领域，特别是一种渗铝钢，进一步的还包括渗铝钢的制备方法。

背景技术

渗铝是钢铁防护的有效措施之一，能显著提高钢铁在强腐蚀介质和氧化介质中的耐蚀性、耐热性以及材料的整体耐磨性。若钢中含铝量大于8%，能在其表面生成致密的Al₂O₃氧化膜，使之具有极好的耐腐蚀、抗氧化能力。但如此高的铝量将使钢变得很脆，难以进行冷热加工和焊接，也不能承受冲击和振动载荷。用表面涂覆铝的方法，既可提高钢质工件表面层的含铝量，又可保持心部良好的塑性和韧性。在钢材表面形成涂覆铝层的方法很多，目前只有热浸镀、扩散法和热喷涂在生产上较为常用。热浸镀铝是继热浸镀锌之后发展起来的一种高效防护镀层。

传统热镀铝钢热浸温度多在700℃区间内，该温度区间低于钢材的奥氏体化温度，尽管保留最外层纯铝层，但不能形成达标的共晶铁铝合金层，故多用在室温或低温腐蚀环境；如需要高温环境条件，则需进行热浸镀之后的长达几小时的扩散渗铝过程（980℃左右），该过程消耗了材料外层的耐蚀性纯铝层，而使得最终材料的抗腐蚀性能大大降低。渗铝的工艺方法有固体渗铝法、膏剂渗铝法、气相渗铝法、热浸扩散渗铝法等。前三类渗铝法的研究成果较多，但产量较低，市场占有率小（只占渗铝产品的15%左右），可批量生产的渗铝法主要以热浸扩散渗铝工艺为主。

就热浸渗铝设备而言，国内普遍使用的电阻加热浸渗铝设备主要以依靠辐射传热，存在以下缺点：加热速度慢（一般小于10℃/秒）、电能利用率低（在40%以下）、炉温不易控制（炉膛上下易串温）、热浸融铝铁埚寿命短（一般都在几个月内）、溶蚀铁质易污染铝液等，而这些因素大大制约了渗铝技术的发展及其在各行业的大规模普及应用。

早在80年代我国就有快速电加热和高频感应加热渗铝的研究，刘先曙, 快速渗铝概况[J].金属热处理,1980（05）、程树红等, 高频感应加热渗铝[J].机械工人, 1987/06，实验结果表明通过电流快速加热渗铝的方法能明显缩短渗铝周期、改善渗层组织和各项性能。但这些研究均是以膏剂法或固态法渗铝为前提，且多处在实验室阶段，至今无法实现产业化、效益化，也阻碍了快速渗铝技术的工业化应用。

本专利实用新型人费新成前期的实用新型专利CN1673406A已成功开发了采用电流加热的快速热浸渗铝工艺，这种工艺较传统扩散渗铝工艺有诸多优点：如热浸铝温度低（680℃左右），渗铝过程短（2-4分钟），消除渗层表明脆性区，提高抗热冲击性及热疲劳性提升10%以上，可保留渗铝件最外层的铝层等。但该工艺的仍存在缺点：加热熔铝仍采用电阻炉设备，熔铝坩埚采用内衬非金属材料的铁锅，快速渗铝过程依靠外加电源发生装置。电阻炉加热效率仍相对较低，内衬材料铁锅的导热率低，这导致大批量生产时，铝液温度不能及时补偿回温，因此，生产线最大年产量只在1-1.2万吨左右。此外，渗铝钢质工件的铁铝合金层厚度并不能得到有效控制（一般超过30微米，最厚达到75微米），这对材料的最终弯曲性能、韧性、冲压成型性能有所损害。

目前渗铝行业的钢质工件预处理酸洗工艺，多为卧式酸洗池，酸液浓度大，气体挥发对环境污染性大，且工件酸洗时间长，效率低，且酸洗工件易产生氢脆而导致最终渗铝件的渗层存在裂纹。中国专利CN1392283A公开的硫酸浓度为20%~25%，酸洗时间15~20分钟。专利CN1673406A公开的硫酸浓度15%和盐酸浓度10%混合酸洗液，酸洗时间也需15分钟。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种渗铝钢，在具备传统热浸镀铝层的超强耐蚀性、光热反射性的同时，也可兼备扩散型渗铝层的耐热性、耐磨性，且提高最终材料的弯曲成型性能，消除传统扩散渗铝层的表面脆性区，提高抗热冲击性及热疲劳性。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种渗铝钢，包括钢质工件，所述的钢质工件表层由内至外依次设有渗铝层和铝层，所述的渗铝层厚度为14~29μm。

所述的渗铝层厚度为15~28μm。

所述的渗铝层厚度为15~24μm。

所述的渗铝层厚度为15~20μm。

在铝层之外还形成氧化铝膜。

所述的渗铝层为柱状共晶状态的铁铝合金层，柱状晶体与铝层的表面垂直。

所述的渗铝钢延伸率达到25%。

所述的渗铝钢延伸率达到27%。

所述的渗铝钢延伸率达到29.5%。

一种制备上述的渗铝钢的制备方法，包括以下步骤：

一、将钢质工件烘烧除油；