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通過焊接與軋制制備的不銹鋼/碳鋼復合板的組織與性能

時間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

金屬復合板是一種具有優(yōu)異特性的金屬材料,它的研究與開發(fā)一直是材料加工領域的重要課題之一,它具有耐高溫、比模量大、比強度高、熱膨脹系數(shù)小、良好的疲勞性能和斷裂韌性等優(yōu)點,自20世紀60年代產(chǎn)生以來,其研究開發(fā)已取得了巨大進展,并已應用到航天、航空、汽車、自行車等工業(yè)部門?,F(xiàn)有工藝方法有很多種,直接軋制復合法、爆炸制坯-軋制復合法、鑄軋復合法、電磁連鑄法等,這些方法本身的一些缺陷導致其在復合板的實際生產(chǎn)中受到了一定的限制。針對各種方法的不足,在實際生產(chǎn)中做到工藝簡單,操作方便,高效低耗可連續(xù)化生產(chǎn)將成為未來長期的研究方向。

焊接技術及工藝是復合材料實用化必須解決的關鍵問題之一,因此研究復合材料的焊接問題具有非常重要的意義。通過對無錫不銹鋼/碳鋼復合板的釬焊-軋制后的界面組織、力學性能和顯微硬度的測試,深入了解金屬基復合板的界面反應和界面對性能的影響規(guī)律,為金屬復合板加工工藝的進一步應用提供理論基礎。
復合板的基板為低碳鋼Q235A,復板為奧氏體無錫不銹鋼304,碳鋼板的規(guī)格為300mm×150mm×10mm,無錫不銹鋼的規(guī)格為300mm×150mm×10mm。焊前對兩種母材進行清理,用丙酮清洗后烘干,然后進行組坯焊接。釬焊在RJ井式電阻加熱爐中進行,釬縫間隙為0.5mm,溫度900℃,保溫20min后取出。釬焊過程中在坯料表面上施加作用力,壓強約為20~50MPa,加熱爐無保護氣氛。
用450四輥熱軋機組對釬焊復合板進行熱軋,加熱溫度為850℃,軋制壓下率為64%,軋制力為188.8kN,軋制了4道次。打磨拋光試樣,用混合酸水溶液(50ml鹽酸、5ml硝酸、50ml水),采用GX51倒置式系統(tǒng)金相顯微鏡、SSX-550電子掃描儀觀察釬焊及熱軋后的界面結合情況。
在萬能試驗機上進行復合板的力學性能測試,包括拉伸、剪切、彎曲試驗,在JBW-500屏顯示沖擊試驗,在430/450SVDTM魏氏硬度計測試復合板的硬度。試驗結果表明:
(1)釬焊復合板界面處無錫不銹鋼側組織為晶粒細小的奧氏體,部分晶粒呈孿晶,熱軋后,有白色條紋狀α相鐵素體;碳鋼側組織為鐵素體和均勻分布的片狀珠光體,釬縫組織均有富銅相、富銀相和黑色富銅相與相間的白色富銀針狀相組成的共晶組織構成。
(2)無錫不銹鋼、碳鋼板與釬料接觸的表面發(fā)生擴散作用,擴散層的厚度約為10μm。
(3)復合板的抗拉強度較基材碳鋼板高,退火后,其抗拉強度、抗彎強度和硬度降低,而沖擊吸收能量、剪切強度提高;復合板的力學性能符合使用要求。