CN107955922A - 一种房车通风罩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种房车通风罩，属于金属材料技术领域。通风罩的原料成分及百分含量为：Ti：0.04‑0.08％、Mn：0.3‑0.5％、C：0.05‑0.1％、Si：0.1‑0.5％、Ni：0.1‑0.3％、Li：0.06‑0.1％、余量为Fe和杂质。原料中的钛和氧、硫、氮具有极强的亲和力，其除氧、除硫、除氮的能力更优秀，可以使合金钢具有较高的强度和蠕变性能。锂与合金中的氢、氧、氮等气体元素发生反应生成密度小而熔点低的化合物，不仅除去这些杂质元素，更使得金属变得致密，还能消除金属中的气泡及其它缺陷，从而改善合金的结构，提高合金的机械性能。同时，通过改变热处理加工方式，并利用物理气相沉积法在房车通风罩半成品表面形成非晶金刚石涂层，增加产品性能。

Description

一种房车通风罩
技术领域
本发明涉及一种房车通风罩，属于金属材料技术领域。
背景技术
随着世界经济的飞速发展，越来越多的新兴事物也接踵而来，人们的生活水平也逐渐提升，多国游、全球游等越来越受欢迎。而房车的出现，为爱好旅游的当下人们带来福音。在车上睡觉，注意通风是关键因素，通风罩的应用非常重要，而通风罩通常由钢、铝等材质做成。
合金钢已有一百多年的历史。二战以后至60年代，主要是发展高强度钢和超高强度钢的时代，由于航空工业和火箭技术发展的需要，出现了许多高强度钢和超高强度钢新钢种，如沉淀硬化型高强度不锈钢和各种低合金高强度钢等是其代表性的钢种。60年代以后，合金钢开始向高纯度、高精度和超低碳的方向发展，又出现了马氏体时效钢、超纯铁素体不锈钢等新钢种。
合金钢是指以铁为基础，加入一定量的铜、镍、锰等元素并控制碳含量而组成的合金体系。合金钢具有高强度、高硬度和一定的延性，特别适合于作结构材料，因此被广泛应用于国防工业和民用工业中，尤其在汽车、摩托车、枪械和家电行业中占有重要地位。
而传统的房车通风罩通常采用压力加工，使被加工的钢(坯、锭等)产生塑性变形，然后根据钢材加工温度不同分冷加工和热加工两种。钢材的主要加工方法有：轧制、铸造、拉拨、挤压等。传统加工方法不仅工序繁多，而且在产品的性能如强度、硬度等也有所欠缺。
针对传统合金钢硬度低，不耐磨等缺点，公开号106244936A公开了一种通过提高合金球中碳、铬、钼的含量来提高产品的强度、硬度和耐磨性。然而，单纯的提高合金中某些元素的含量并不能很好的解决合金钢的抗拉强度、屈服强度及耐腐蚀性。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供高抗拉强度、高屈服强度、耐腐蚀的房车通风罩。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种房车通风罩，所述的房车通风罩由如下成分及其质量百分比组成：Ti：0.04-0.08％、Mn：0.3-0.5％、C：0.05-0.1％、Si：0.1-0.5％、Ni：0.1-0.3％、Li：0.06-0.1％、余量为Fe和杂质。
本发明的合金钢原料配比中，使用锰作为脱氧剂和脱硫剂，其中锰具有资源丰富、效能多样的特点，同时钛和氧、硫、氮具有极强的亲和力，其除氧、除硫、除氮的能力更优秀，可以使合金钢具有较高的强度和蠕变性能。本发明合金钢的原材料中加入脱气剂锂，而锂的化学活性较强，将锂加入合金钢中，锂与合金中的氢、氧、氮等气体元素发生反应生成密度小而熔点低的化合物，不仅除去这些杂质元素，更使得金属变得致密，还能消除金属中的气泡及其它缺陷，从而改善合金的结构，提高合金的机械性能。同时，本发明原材料的添加金属元素含量较常规配方都少，可以极大地节约成本，扩大效益。
作为优选，在房车通风罩成分中，杂质包括N＜0.05％、S＜0.05％、O＜0.03％、H＜0.03％。合金中的气体元素容易造成材料内部孔隙，从而使得产品易开裂，本发明合理选用材料，充分利用元素间对杂质元素的强烈吸引，极大地降低合金中杂质元素的含量。
本发明在合理选用材料配比的同时还提供了另一种技术方案：
一种房车通风罩的制备工艺，所述的方法包括如下步骤：
(1)熔炼：按权利要求1所述的成分及其质量百分比配置原料，将原料熔融成合金液并浇注成合金钢板；
(2)热处理：先将合金钢板进行高温淬火处理并液冷，再将液冷后的合金钢板进行等温淬火处理，自然冷却；
(3)成形：将冷却后的合金钢板经切削、机加工后得房车通风罩半成品；
(4)表面处理：利用物理气相沉积法在房车通风罩半成品表面形成非晶金刚石涂层得通风罩成品。
本发明通过应用等温淬火热处理工艺，保持钢在较低温度一段时间，即可以冶炼出高硬且坚固的合金钢，而且其额外添加的金属含量也可以极大地降低。同时，利用物理气相沉积法在产品表面形成非晶金刚石涂层，既具有一部分金刚石的SP3键，又具有一部分碳的SP2键，其成膜硬度很高，又兼具强耐蚀性，对于产品的表面防护有极大的帮助。
作为优选，步骤(2)所述的高温淬火处理温度为750-850℃，保温16-24min。第一次在较高温度下短时淬火，能消除熔融形成的合金内部的残余应力。
作为优选，步骤(2)所述的液冷为将高温淬火后的合金钢板浸入到油液中快速冷却，其中油液为植物油、机油中的一种或两种。使用油冷既不会如水冷那般造成合金钢高硬度但低韧性的现象，又能促进合金钢中部分贝氏体的形成，提高合金钢的致密程度。
作为优选，步骤(2)所述的等温淬火处理温度为180-220℃，保温6-10h。在较低温度下较长时间进行等温淬火可以进一步淬炼合金，减少合金的内部杂质，同时促进合金内贝氏体的大量形成，增加合金的硬度和强度。
作为优选，步骤(4)所述物理气相沉积的气源为甲烷、乙烯、乙炔中的一种或多种。本发明采用物理气相沉积中的离子束沉积方法，将气源中的碳离子沉积到合金表面并积累形成薄膜，其薄膜与合金表面的结合力极强，不易脱落。
作为优选，步骤(4)沉积过程中还外部施加微波，频率为1.5-2.5KHZ。外加微波不仅能促进薄膜的沉积速度，同时使得薄膜表面形成微中空层，便于填充凝胶。
作为优选，步骤(4)沉积完成后还在产品表面喷涂凝胶。
进一步优选，所述凝胶成分为：多面体低聚倍半硅氧烷15-25份、丙酮3-5份、聚乙烯醚4-8份、碳酸乙烯酯6-10份。凝胶能完全填充到非晶金刚石薄膜的表面微中空内，同时填补其他细小缝隙并形成凝胶固体，隔绝金属与空气的接触，也能形成疏水层，避免水等液体与金属表面接触。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)原料中的锂加入合金中，与合金中的氢、氧、氮等气体元素发生反应生成密度小而熔点低的化合物，不仅除去这些元素，更使得金属变得致密。
(2)锰作为脱氧剂和脱硫剂，具有资源丰富、效能多样的特点，同时钛和氧、硫、氮具有极强的亲和力，其除氧、除硫、除氮的能力更优秀，可以使合金钢具有较高的强度和蠕变性能。
(3)通过应用等温淬火热处理工艺，保持钢在较低温度一段时间，即可以冶炼出高硬且坚固的合金钢，而且其额外添加的金属含量也可以极大地降低。
(4)利用物理气相沉积法在产品表面形成非晶金刚石涂层，其成膜硬度很高，又兼具强耐蚀性，对于产品的表面防护有极大的帮助。
(5)凝胶能完全填充到非晶金刚石薄膜的表面微中空内，同时填补其他细小缝隙并形成凝胶固体，隔绝金属与空气的接触，也能形成疏水层，避免水等液体与金属表面接触。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
熔炼：按上述通风罩的成分及其质量百分比配置原料，包括Ti：0.06％、Mn：0.4％、C：0.08％、Si：0.3％、Ni：0.2％、Li：0.08％、余量为Fe和杂质，其中杂质包括N＜0.05％、S＜0.05％、O＜0.03％、H＜0.03％。将原料熔融成合金液并浇注成合金钢板。
热处理：先将合金钢板进行高温淬火处理，淬火温度为800℃，保温20min，将淬火后的合金钢板浸入到植物油与机油的混合油液中快速冷却至室温，再将液冷后的合金钢板加热至200℃，保温8h进行等温淬火处理，最后自然冷却至室温。
成形：将冷却后的合金钢板经切削、机加工后得房车通风罩半成品。
表面处理：将房车通风罩半成品置于充满甲烷、乙烯、乙炔混合气体氛围中，同时外部施加频率为2KHZ的微波，利用物理气相沉积法在表面形成非晶金刚石涂层，最后，将多面体低聚倍半硅氧烷20份、丙酮4份、聚乙烯醚6份、碳酸乙烯酯8份混合、加热、搅拌至可流动凝胶，喷涂至产品表面，凝固后即可。
实施例2
熔炼：按上述通风罩的成分及其质量百分比配置原料，包括Ti：0.04％、Mn：0.3％、C：0.05％、Si：0.1％、Ni：0.1％、Li：0.06％、余量为Fe和杂质，其中杂质包括N＜0.05％、S＜0.05％、O＜0.03％、H＜0.03％。将原料熔融成合金液并浇注成合金钢板。
热处理：先将合金钢板进行高温淬火处理，淬火温度为800℃，保温20min，将淬火后的合金钢板浸入到植物油中快速冷却至室温，再将液冷后的合金钢板加热至200℃，保温8h进行等温淬火处理，最后自然冷却至室温。
成形：将冷却后的合金钢板经切削、机加工后得房车通风罩半成品。
表面处理：将房车通风罩半成品置于充满甲烷、乙烯、乙炔混合气体氛围中，同时外部施加频率为2KHZ的微波，利用物理气相沉积法在表面形成非晶金刚石涂层，最后，将多面体低聚倍半硅氧烷20份、丙酮4份、聚乙烯醚6份、碳酸乙烯酯8份混合、加热、搅拌至可流动凝胶，喷涂至产品表面，凝固后即可。
实施例3
熔炼：按上述通风罩的成分及其质量百分比配置原料，包括Ti：0.08％、Mn：0.5％、C：0.1％、Si：0.5％、Ni：0.3％、Li：0.1％、余量为Fe和杂质，其中杂质包括N＜0.05％、S＜0.05％、O＜0.03％、H＜0.03％。将原料熔融成合金液并浇注成合金钢板。
热处理：先将合金钢板进行高温淬火处理，淬火温度为800℃，保温20min，将淬火后的合金钢板浸入到机油中快速冷却至室温，再将液冷后的合金钢板加热至200℃，保温8h进行等温淬火处理，最后自然冷却至室温。
成形：将冷却后的合金钢板经切削、机加工后得房车通风罩半成品。
表面处理：将房车通风罩半成品置于充满甲烷、乙烯、乙炔混合气体氛围中，同时外部施加频率为2KHZ的微波，利用物理气相沉积法在表面形成非晶金刚石涂层，最后，将多面体低聚倍半硅氧烷20份、丙酮4份、聚乙烯醚6份、碳酸乙烯酯8份混合、加热、搅拌至可流动凝胶，喷涂至产品表面，凝固后即可。
实施例4
熔炼：按上述通风罩的成分及其质量百分比配置原料，包括Ti：0.06％、Mn：0.4％、C：0.08％、Si：0.3％、Ni：0.2％、Li：0.08％、余量为Fe和杂质，其中杂质包括N＜0.05％、S＜0.05％、O＜0.03％、H＜0.03％。将原料熔融成合金液并浇注成合金钢板。
热处理：先将合金钢板进行高温淬火处理，淬火温度为750℃，保温16min，将淬火后的合金钢板浸入到植物油与机油的混合油液中快速冷却至室温，再将液冷后的合金钢板加热至180℃，保温6h进行等温淬火处理，最后自然冷却至室温。
成形：将冷却后的合金钢板经切削、机加工后得房车通风罩半成品。
表面处理：将房车通风罩半成品置于充满甲烷、乙烯、乙炔混合气体氛围中，同时外部施加频率为1.5KHZ的微波，利用物理气相沉积法在表面形成非晶金刚石涂层，最后，将多面体低聚倍半硅氧烷15份、丙酮3份、聚乙烯醚4份、碳酸乙烯酯6份混合、加热、搅拌至可流动凝胶，喷涂至产品表面，凝固后即可。
实施例5
熔炼：按上述通风罩的成分及其质量百分比配置原料，包括Ti：0.06％、Mn：0.4％、C：0.08％、Si：0.3％、Ni：0.2％、Li：0.08％、余量为Fe和杂质，其中杂质包括N＜0.05％、S＜0.05％、O＜0.03％、H＜0.03％。将原料熔融成合金液并浇注成合金钢板。
热处理：先将合金钢板进行高温淬火处理，淬火温度为850℃，保温24min，将淬火后的合金钢板浸入到植物油与机油的混合油液中快速冷却至室温，再将液冷后的合金钢板加热至220℃，保温10h进行等温淬火处理，最后自然冷却至室温。
成形：将冷却后的合金钢板经切削、机加工后得房车通风罩半成品。
表面处理：将房车通风罩半成品置于充满甲烷、乙烯、乙炔混合气体氛围中，同时外部施加频率为2.5KHZ的微波，利用物理气相沉积法在表面形成非晶金刚石涂层，最后，将多面体低聚倍半硅氧烷25份、丙酮5份、聚乙烯醚8份、碳酸乙烯酯10份混合、加热、搅拌至可流动凝胶，喷涂至产品表面，凝固后即可。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，对比例1原料中不含Ti、Li。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，对比例2热处理直接常规淬火并自然冷却。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，对比例3表面处理无凝胶喷涂。
对比例4
与实施例1的区别仅在于，对比例4表面处理不涂覆非晶金刚石涂层。
将实施例1-5及对比例1-4的产品进行测试，测试其强度、硬度、耐腐蚀性，结果如表1所示：
表1：实施例1-5及对比例1-4中产品的性能
由表中数据可以看出，原料中的Ti、Li都是取出钢中杂质元素的重要添加金属，同时也能增加钢的强度与硬度。而热处理工艺的变动，更是影响了产品淬硬性能。最后的表面处理能大幅度提升产品的耐蚀能力。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (10)

1.一种房车通风罩，其特征在于，所述的房车通风罩由如下成分及其质量百分比组成：Ti：0.04-0.08％、Mn：0.3-0.5％、C：0.05-0.1％、Si：0.1-0.5％、Ni：0.1-0.3％、Li：0.06-0.1％、余量为Fe和杂质。
2.根据权利要求1所述的一种房车通风罩，其特征在于，所述杂质包括N＜0.05％、S＜0.05％、O＜0.03％、H＜0.03％。
3.一种房车通风罩的制备工艺，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：
(1)熔炼：按权利要求1所述的成分及其质量百分比配置原料，将原料熔融成合金液并浇注成合金钢板；
(2)热处理：先将合金钢板进行高温淬火处理并液冷，再将液冷后的合金钢板进行等温淬火处理，自然冷却；
(3)成形：将冷却后的合金钢板经切削、机加工后得房车通风罩半成品；
(4)表面处理：利用物理气相沉积法在房车通风罩半成品表面形成非晶金刚石涂层得通风罩成品。
4.根据权利要求3所述的一种房车通风罩的制备工艺，其特征在于，步骤(2)所述的高温淬火处理温度为750-850℃，保温16-24min。
5.根据权利要求3所述的一种房车通风罩的制备工艺，其特征在于，步骤(2)所述的液冷为将高温淬火后的合金钢板浸入到油液中快速冷却，其中油液为植物油、机油中的一种或两种。
6.根据权利要求3所述的一种房车通风罩的制备工艺，其特征在于，步骤(2)所述的等温淬火处理温度为180-220℃，保温6-10h。
7.根据权利要求3所述的一种房车通风罩的制备工艺，其特征在于，步骤(4)所述物理气相沉积的气源为甲烷、乙烯、乙炔中的一种或多种。
8.根据权利要求3所述的一种房车通风罩的制备工艺，其特征在于，步骤(4)沉积过程中还外部施加微波，频率为1.5-2.5KHZ。
9.根据权利要求3所述的一种房车通风罩的制备工艺，其特征在于，步骤(4)沉积完成后还在产品表面喷涂凝胶。
10.根据权利要求9所述的一种房车通风罩的制备工艺，其特征在于，所述凝胶成分为：多面体低聚倍半硅氧烷15-25份、丙酮3-5份、聚乙烯醚4-8份、碳酸乙烯酯6-10份。
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CN103209805A (zh) * 2010-11-02 2013-07-17 新日铁住金株式会社 机械结构用钢的切削方法
CN104213053A (zh) * 2014-09-15 2014-12-17 昆山强清金属材料有限公司 一种热作模具合金
CN106119796A (zh) * 2016-08-03 2016-11-16 广东工业大学 一种非晶金刚石涂层的制备方法

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Title
金荣植等: "《提高模具寿命的途径:选材及热处理》", 30 September 2016, 机械工业出版社 *

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