Protective iron oxide scale on heat-treated irons and steels

Details Protective iron oxide scale on heat-treated irons and steels Protective iron oxide scale on heat-treated irons and steels

C - Chemistry, Metallurgy

23

C

C23C 8/14 (2006.01)

Patent

CA 2416135

The invention provides a process for the heat treatment of iron-based alloys, including irons and steels, such as carbon steels and low alloy steels, in a controlled oxidative environment, to modify the microstructure of the metal to obtain both improved mechanical properties and a protective surface oxide scale. In a first high-temperature treatment, a layer of wüstite (FeO) is formed on the surface of the material and austenite forms in the interior of the material. Rapid cooling follows the high temperature treatment so as to preserve the wüstite scale and to obtain at the same time an internal steel microstructure comprising martensite or bainite. In a second step of lower- temperature heat treatment, the scale is transformed so that it comprises alternatively (i) a base layer composed predominantly of wüstite (FeO), with a surface of predominantly magnetite (Fe3O4); (ii) a base layer composed predominantly of wüstite, an intermediate layer composed predominantly of magnetite and a surface layer composed primarily of hematite; or (iii) a base layer composed predominantly of magnetite and a surface layer composed primarily of hematite. The mechanical properties of the material may be tailored for specific applications.

L'invention concerne un procédé de traitement thermique d'alliages à base de fer, y compris des fers et des aciers, tels que les aciers au carbone et les aciers faiblement alliés, dans un milieu oxydant régulé, afin de modifier la microstructure du métal et ainsi d'obtenir de meilleures propriétés mécaniques et une couche protectrice d'oxyde de surface. Dans un premier traitement à haute température, une couche de wüstite (FeO) se forme sur la surface de la matière et de l'austenite se forme à l'intérieur de la matière. Un refroidissement rapide fait suite au traitement à haute température de manière que la couche d'oxyde de wüstite soit conservée et, en même temps, à obtenir une microstructure d'acier interne comprenant du martensite ou de la bainite. Dans une seconde étape qui consiste en un traitement thermique à température plus basse, la couche d'oxyde est transformée de sorte qu'elle comprend en alternance (i) une couche de base composée principalement de wüstite (FeO), avec une surface composée principalement de magnétite (Fe¿3?O¿4?); (ii) une couche de base composée principalement de wüstite, une couche intermédiaire composée principalement de magnétite et une couche de surface composée principalement d'hématite; ou (iii) une couche de base composée principalement de magnétite et une couche de surface composée principalement d'hématite. Les propriétés mécaniques de la matière peuvent être adaptées à des applications spécifiques.

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