一种高碳马氏体不锈钢盘条的表面处理方法

技术领域

本发明涉及不锈钢热处理和表面处理生产技术领域，具体领域为一种高碳马氏体不锈钢盘条的表面处理方法。

背景技术

不锈钢盘条的生产需采用热加工成型以及高温热处理，热处理后的不锈钢盘条表面存在一层高温金属氧化物，氧化物硬度高、脆、易剥落，直接加工易产生缺陷。盘条表面氧化皮的清理是后续冷轧和冷拉等加工之前一道必不可少的工序。

不锈钢盘条表面氧化皮的清理方式多采用化学酸洗法和机械喷丸方式。高碳马氏体不锈钢由于具有较高的碳含量，盘条耐腐性能较差，采用常规化学酸洗法容易产生粗糙、腐蚀凹坑等表面缺陷，酸洗过程难以控制，酸洗时间长，酸洗损耗高。采用机械喷丸方式清理盘条表面会存在0.02～0.05mm不等的喷丸坑，且表面产生加工硬化，降低了盘条塑性。盘条表面防护效果差，长时间存放及运输过程容易出现锈蚀的其情况。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高碳马氏体不锈钢盘条的表面处理方法，利用该方法处理后的高碳马氏体不锈钢盘条表面质量好，表面缺陷少，表面光滑，不降低加工塑性，同时可提高表面防护效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高碳马氏体不锈钢盘条的表面处理方法，包括如下步骤：

S1.退火：将盘条置入退火炉中依序进行升温、保温和降温工序；

S2.除锈：对S1中处理后的盘条采用线材砂带除锈机去除盘条表面氧化皮及脱碳层；

S3.再退火：将S2中处理后的盘条再次置入退火炉中依序进行升温、保温和降温工序；

S4.酸洗：对S3中处理后的盘条采用酸液去除盘条再次退火过程中形成的氧化产物及消除除锈过程的砂粒印；

S5.钝化：对S4中处理后的盘条采用硝酸溶液对盘条进行钝化处理；

S6.防锈：对S5中处理后的盘条采用水性防锈剂溶液对盘条进行防锈处理。

优选的，所述步骤S1中，升温阶段升温速率为100℃/h，保温温度为800～920℃、降温速率不大于25℃/h。

优选的，所述步骤S2砂带除锈机采用三台机箱串联进行，其中，前两组机箱使用粗砂带，砂带粒度30～100目，第三组机箱采用细砂带，砂带粒度不小于100目，除锈深度0.02～0.06mm。

优选的，所述步骤S3中升温阶段升温速率100℃/h，保温温度为700～780℃、保温时间为8～14小时，控制降温阶段降温速率不大于30℃/h。

优选的，所述步骤S4酸洗工序中，采用HCl溶液酸洗，HCl浓度80～145g/L，酸洗温度20～60℃，酸洗时间30～60min，酸洗后采用高压水枪冲掉表面残留氧化皮。

优选的，所述步骤S5钝化工序中，硝酸溶液浓度10～30g/L，温度20～40℃，钝化时间2～5min。

优选的，进行步骤S6防锈工序之前，对S5处理后的盘条采用碱液进行中和处理；步骤S6中，采用水性防锈剂溶液，根据密度控制防锈剂浓度，密度≥1.02g/ml，PH值10～14，防锈液温度≥80℃，防锈处理时间≥180min。

优选的，所处理的高碳铬不锈钢盘条其主要化学元素按质量百分比包括：C:0.50～1.20％；Si≤1.00％；Mn≤1.00％；Cr:12.00～19.00％；Ni≤0.6％；Cu≤0.6％；Mo≤1.5％；N≤0.1％；其余为Fe和不可避免的杂质。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）采用线材砂带除锈机对高碳马氏体不锈钢盘条氧化皮进行预处理，避免了直接酸洗导致的粗糙、腐蚀孔洞等缺陷。处理后的表面光洁，表面粗糙度Ra≤2.0um，表面不平整度Rz≤15um，除锈后酸洗工序简单，易控制，生产效率高。

（2）砂带除锈机采用三台机箱串联处理，盘条经历一次开卷和收卷工序即可实现将氧化皮全部去除，提高了生产效率，同时避免多次开卷和收卷产生断裂。

（3）砂带除锈机除锈前对盘条进行退火处理，同时对盘条强度和延伸率进行了明确限定，较低的强度可以使除锈过程均匀，降低损耗，较好的延伸率避免砂带除锈过程断裂而影响生产效率。砂带除锈后进行再次退火，可以消除砂带除锈过程产生的应力，结合酸洗后表面质量的提升，可以有效降低盘条的强度，提高延伸率和收缩率。

（4）盘条酸洗后进行钝化和防锈处理，有效避免长时间放置或海运过程产生锈蚀。

附图说明

图1是常规酸洗工艺去除表面氧化皮后的盘条表面形貌。

图2是采用本发明方法去除氧化皮后的盘条表面形貌。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。

为方便理解，以下选取具体实施例对本发明的实施方式进行详细说明，应当理解的是此处所描述的具体实施方式仅限于说明个解释本发明，并不限制本发明。实施例材料主要化学成如表1所示。

表1 实施例材料主要化学成分（％）

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（1）采用氮气保护罩式退火炉对盘条进行退火处理，盘条经历升温、保温和降温阶段。其中升温阶段升温速率100℃/h，保温阶段保温温度880℃，保温时间10小时，降温阶段降温速率25℃/h，降温至600℃后采用换冷却罩进行快速冷却，冷却至300℃后出炉空冷。

高碳马氏体不锈钢盘条先进行退火处理，获得较好的力学性能，采用氮气保护罩式炉进行退火可以减少盘条表面氧化及脱碳层深度，减少除锈深度，降低损耗。较低的强度可以方便后续加工，强度过高，除锈过程不直，弯曲的地方表面氧化皮不能完全去除，较好的延伸率可以避免在除锈过程断裂。

（2）采用砂带除锈机磨掉表面氧化皮、脱碳层及细小缺陷。采用三个机箱串联进行，前两组采用40目的砂带，主要去除表面氧化皮及缺陷，后一组采用100目的细砂带，除锈深度0.02～0.06mm，大于步骤S1退火后盘条表面氧化及脱碳层深度。

三台除锈机箱串联进行，可以提高生产效率，保证一次全部去除干净，高碳马氏体不锈钢盘条延伸率较低，经过除锈过程后屈服增加较多，延伸率下降明显，避免连续开卷收卷的出现断裂问题。前两组采用粗砂带，可以有效增加磨削深度，保证一次性除掉，第三组采用细砂带，主要是为了降低表面粗糙度，表面砂带影响塑性。

（3）采用氮气保护罩式退火炉对盘条进行退火处理，盘条经历升温、保温和降温阶段，升温阶段升温速率100℃/h，保温阶段保温温度760℃，保温时间10小时，控制降温阶段降温速率25℃/h，降温至600℃后采用换冷却罩进行快速冷却，冷却至300℃后出炉空冷。

采用氮气保护罩式炉进行退火可以减少盘条表面氧化及脱碳层深度，方便后续酸洗清除，酸洗处理能够去除局部残留的氧化皮，除锈过程经过开卷、矫直里，磨削里，拉拔力，退火处理可以消除应力，由于表面质量较好，延伸率和断面收缩率相对未除锈之前更好。

（4）采用酸洗溶液去除盘条再次退火过程中形成的氧化产物，HCl浓度80～145g/L，酸洗温度20～60℃，酸洗时间30～60min，酸洗后采用高压水枪冲掉表面残留氧化皮。

酸洗可以去除再次退火过程中形成的氧化产物，同时可以去除砂带除锈过程中细小的砂粒印，使盘条表面光滑。酸洗后的表面粗糙度和不平整度如表2所示。

（5）硝酸溶液对盘条进行钝化处理，所述步骤S5钝化工序硝酸浓度10～30g/L，温度20～40℃，钝化时间2～5min。

钝化处理可以使盘条表面产生一层致密的氧化膜，获得防锈效果。

（6）防锈处理前采用碱液对（5）处理后的盘条进行中和处理；采用水性防锈剂，根据密度控制防锈剂浓度，溶液密度≥1.02g/ml，PH值10～14，溶液温度≥80℃，防锈处理时间≥180℃。

防锈处理使盘条表面形成一层致密的保护膜，具有隔绝空气和水蒸气、以及其他腐蚀介质的效果，以提高防锈性能，适用于长时间存放以及海运过程。

表2 实施例材料采用表面处理表面质量情况

表3 实施例材料表面处理前后力学性能

从图1和图2对比可知，采用所述方法处理后的高碳马氏体不锈钢盘条表面无腐蚀孔洞缺陷，表面光滑，由表2数据可知，其表面粗糙度Ra≤2.0um，表面不平整度Rz≤15um。

由表3数据可知，由于再次退火处理及表面质量的提升，采用所述方法处理后的高碳马氏体不锈钢盘条其抗拉强度有明显降低，延伸率和收缩率有明显提高。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。