Q345钢/镍固态剪切连接界面扩散行为研究

采用固态剪切连接工艺实现镍/Q345钢连接,并对结合界面的显微组织、扩散行为和连接性能进行测试分析。结果表明:镍和Q345钢界面结合良好,无明显的缺陷;过渡区厚度约4μm,结合处Fe、Ni元素发生互扩散,Fe元素向镍基体扩散距离大于Ni元素向Q345钢基体扩散距离,主要以Fe元素向镍基体扩散为主;过渡层主要为FeNi3化合物,还有少量α相固溶体。拉伸试验结果表明Q345钢/镍连接强度与Q345钢母材连接强度相差约25 MPa,连接强度较好;结合界面附近Q345钢基体的显微硬度低,随着距结合界面距离增加,Q345钢的显微硬度值整体呈递增趋势,在远离结合界面处的显微硬度值趋于一致。     

轧制工艺对工业化试制的真空组坯Q345R/304复合板组织性能的影响

山西太钢不锈钢股份有限公司利用真空组坯复合轧制（真空电子束焊接+轧制复合）技术工业化试制了Q345R/304复合板。本文研究了常规轧制和控轧控冷工艺下轧制复合板的界面结合率、常规力学性能、界面结合强度和界面附近的显微硬度和显微组织变化。结果表明：界面结合不良来自于复合界面处形成的硅铝氧化物和铬锰氧化物,这可能是由于组坯时真空度不足、加热过程中形成的氧化产物。两种工艺下界面附近显微组织差异明显,沿远离界面方向,常规轧制的Q345R钢板组织沿厚度方向为均匀的块状铁素体和珠光体组织,304钢板组织已完全再结晶;控轧控冷工艺轧制的Q345R钢板组织沿厚度方向由多边形铁素体和珠光体组织向针状铁素体和贝氏体组织过渡,304钢板组织仍有变形特征。力学性能检测表明：常规热轧复合板的屈服强度和抗拉强度比控轧控冷复合板分别低115、71 MPa,强度裕量较小;纵向冲击功不小于130 J,外弯、内弯、侧弯后无裂纹,复合板剪切强度在350 MPa以上,高于标准要求(不小于210 MPa),线扫描结果表明界面附近已存在由元素扩散形成的浓度梯度。     

碳钢-黄铜-不锈钢瞬间液相扩散结合区组织与性能北大核心CSCD

采用OM、SEM、EDS、EPMA、显微硬度和剪切试验等方法,研究了H62黄铜中间层20钢/304不锈钢瞬间液相扩散结合区组织与性能。结果表明,结合区发生Fe、Cr、Ni、Cu、Zn原子互扩散,异种金属界面获得良好的冶金结合,抗剪强度可达到270 MPa以上;碳钢/黄铜界面有含Cr、Cu、Ni、Zn的"岛状"富铁相形成,扩散温度由950℃增加至1100℃,岛状组织形态由不连续状转变为连续状,并向黄铜中间层中生长,随着扩散时间的延长,贯穿于中间层,使结合区硬度增加,抗剪强度提高;950℃扩散复合,碳钢/黄铜界面有铬碳化物形成,剪切断裂发生该处,断口呈脆性穿晶断裂;1100℃扩散复合,碳钢/黄铜界面无铬碳化物形成,剪切断裂发生在黄铜/不锈钢界面,断口呈韧性断裂。     

碳钢-黄铜-不锈钢瞬间液相扩散结合区组织与性能

采用OM、SEM、EDS、EPMA、显微硬度和剪切试验等方法,研究了H62黄铜中间层20钢/304不锈钢瞬间液相扩散结合区组织与性能。结果表明,结合区发生Fe、Cr、Ni、Cu、Zn原子互扩散,异种金属界面获得良好的冶金结合,抗剪强度可达到270 MPa以上;碳钢/黄铜界面有含Cr、Cu、Ni、Zn的"岛状"富铁相形成,扩散温度由950℃增加至1100℃,岛状组织形态由不连续状转变为连续状,并向黄铜中间层中生长,随着扩散时间的延长,贯穿于中间层,使结合区硬度增加,抗剪强度提高;950℃扩散复合,碳钢/黄铜界面有铬碳化物形成,剪切断裂发生该处,断口呈脆性穿晶断裂;1100℃扩散复合,碳钢/黄铜界面无铬碳化物形成,剪切断裂发生在黄铜/不锈钢界面,断口呈韧性断裂。     

低压循环相变对累积叠轧TA1/Q235钢复合板结合特性影响的研究

根据工业纯钛TA1和Q235钢两种材料相变温度接近的特点,提出了利用低压循环相变预复合-累积叠轧焊制备TA1/Q235钢复合板的新方法。研究结果表明:经过热循环后的试样,在变形过程中,C、Ti原子的扩散并不限于沿垂直于界面的方向,而是可以沿任意方向随机进行的,在Q235钢界面附近没有出现柱状晶,界面附近的铁素体晶粒,从界面附近沿心部成梯度分布;采用累积叠轧焊所制备出的TA1/Q235钢复合板的结合强度得到明显改善,在复合温度为850℃、低压循环相变3次所得到的TA1/Q235钢累积叠轧焊复合板结合强度达到257.3MPa。但是,当热循环相变次数过多时,会增加金属间化合物的厚度,对结合强度产生不利影响。     

加热温度对TA2/Q235B复合板剪切强度的影响

采用热轧法制备TA2/Q235B钛钢复合板,研究了加热温度对TA2/Q235B复合板剪切强度的影响。结果表明:加热温度为900℃、压下量为75%轧制工艺可以得到符合标准要求的TA2/Q235B复合板;当加热温度分别为900、950、1000℃时,元素扩散层厚度对应为6.7、7.6、13.7μm。随着加热温度的升高,原子扩散越强,元素扩散层厚度逐渐增加;复合板剪切强度随着加热温度的升高而降低,原因是加热温度越高,复合板界面越容易产生Ti Fe和Ti Fe2硬脆的金属间化合物。     

热加工工艺对钛-钢复合板界面力学性能和显微组织的影响

研究了热加工工艺对钛-钢复合板界面力学性能和显微组织的影响。测试了在A，B，C，D4种温度下热轧复合板界面的力学性能，用金相显微镜及扫描电镜观察了界面显微组织并分析了界面的成分。结果表明，在A，B2种温度下轧制的钛-钢复合板界面机械性能良好，延伸率高，其剪切强度不但可保持坯料原有的水平，甚至还略有增加。在C，D2种温度下轧制的钛-钢复合板界面机械性能相对较低，延伸率较高，但剪切强度要比爆炸复合坯料低，尤其是D加热温度，轧制后界面剪切强度急剧下降。热轧的终轧温度也是影响钛-钢复合板界面结合性能的重要因素。在低于相转变温度的合适温区热轧，且终轧温度合适，获得的钛-钢复合板结合界面无爆炸波纹，没有污染，生产的脆性化合物极细小，组织类同于钛材完全退火的等轴组织。     

压下率对热轧不锈钢复合板组织与性能的影响

研究了总压下率对热轧Q235B/304L不锈钢复合板组织性能的影响。结果表明：热轧不锈钢复合板界面平整,碳钢侧组织为铁素体和珠光体,且随压下率的增加,珠光体体积分数增加;碳钢侧存在一定宽度的脱碳层;C元素的扩散层即复合层为白色带状区域,且宽度随压下率增大而减小;沿扩散层分布有Si、Mn的氧化物,氧化物的分布密度随压下率增大而减小。不锈钢复合板的剪切强度均远大于国家规定的210 MPa,且随压下率增加,剪切强度增加。     

热处理对爆炸焊接316L/Q235B复合板组织和性能的影响

本文研究了不同热处理制度对316L/Q235B复合板组织和性能影响,结果表明:随着热处理温度提高,316L/Q235B复合板拉伸强度、剪切强度、界面硬度降低,而伸长率提高了。640℃以下热处理,基层Q235B钢组织只发生回复,未有明显再结晶,复合板界面硬度值降低较少。920℃正火后复合板界面硬度降低至280 HV以下,加工性能明显改善。     

钒中间层钛/钢复合板结合界面结构与力学性能

利用真空热轧复合方法制备了钒中间层钛/钢复合板,采用SEM、EDS和XRD等分析结合界面形貌、元素扩散行为和界面相组成。结果表明:钒中间层钛/钢复合板界面实现了良好的冶金结合。与拉剪强度测试相结合,研究了钒中间层钛/钢复合板结合界面结构与力学性能。结果表明:钒中间层钛/钢复合板剪切强度均优于国家标准(140 MPa)。950℃轧制的复合板界面扩散层厚度大于900℃轧制的复合板扩散层厚度。钒中间层与Ti、Fe元素形成固溶体,有效阻止了金属间化合物TiFe和TiFe_2的产生。900℃轧制的钛钢复合板剪切强度为223 MPa,大于950℃轧制的复合板剪切强度。对剪切断口的分析表明裂纹多沿钒铁固溶体产生并扩展。     

Effect of Interlayers on Microstructure and Properties of 2205/Q235B Duplex Stainless Steel Clad Plate

In this research,2205/Q235 B clad plates were prepared by a vacuum hot rolling composite process.The effects of adding Fe,Ni,and Nb interlayers on the bonding interface structures and the shear strengths of the clad steel plates were studied.The results showed that 2205 duplex stainless steel and the three interlayers produced a large amount of plastic deformation and low-angle boundaries,and the main structures were the recrystallized and deformed grains.There were many recrystallized grains in the microstructure of the Q235 B low-carbon steel due to the low deformation in the rolling process.The Fe interlayer had better wettability with the two kinds of steel,but the lower strength led to the reduction of shear strength by about14 MPa compared with the original clad steel plate.The C element in the Q235 B low-carbon steel easily diffused into the Fe interlayer,and the clad steel plate attained a poor corrosion resistance because a large decarburization area was formed.The Nb interlayer reacted with the Mo element in the 2205 duplex stainless steel to form an Nb-Mo binary alloy,which generated long-banded ferrite.The decarburization area was also produced because the Nb reacted with the C element in the Q235 B to form hard and brittle NbCx.As a result,the shear strength was significantly reduced by about 282 MPa,and the corrosion resistance of the bonding surface was deteriorated.The Ni interlayer did not react with the alloy elements in both sides,and therefore effectively prevented element diffusion and improved the corrosion resistance of the bonding surface.Due to the low strength of the Ni interlayer and the increased number of bonding surfaces of the clad steel plates,the shear strength was reduced to some extent(about 40 MPa),but it still met the engineering application standards.     

The preparation and property research of the stainless steel/iron scrap clad plate

As an attempt to recycle iron scraps, a new method is proposed to produce stainless steel clad plate by hot rolling. Iron scraps (Q195) were cold pressed into stainless steel pipe (304), and were subsequently hot rolled to produce composite clad plates at 1250 °C. Experiments showed that the iron scraps could be compressed into solid steel and joined well with the outer stainless steel surface using the proposed method. The shear strength of the bimetallic interface formed is about 273 MPa after seven pass rolling. The clad plates produced show good bending ductility. Element diffusion occurred at the interface during the hot rolling processes. The peak hardness appears in the vicinity of the interface due to the severe plastic deformation under high temperature and pressure during the rolling processes.     

Q345/40Cr钢双金属环件的热处理工艺及组织性能

对热辗扩Q345钢/40Cr钢双金属环件进行860～950℃淬火和520～610℃回火处理,并对热处理后的组织和性能进行了观察、分析和测试。双金属环件在890℃淬火后,进行不同温度回火,测试其力学性能。结果表明,淬火后晶粒细化,随着淬火温度的升高,晶粒变大。40Cr钢硬度先下降后升高,Q345钢硬度稍微下降,结合层靠近40Cr钢一侧硬度先下降后升高,靠近Q345钢一侧硬度下降。在860℃淬火时,40Cr钢一侧合金元素未完全溶解,在890℃淬火效果最佳。随着回火温度的升高,双金属环件的抗拉强度和硬度下降;40Cr钢的伸长率提高,Q345钢和结合层的伸长率先升高后降低;双金属环件的冲击性能提高。结合层断口在Q345钢一侧。双金属环件在890℃淬火、550℃回火后综合性能最好,可以满足实际使用要求。     

A356浇覆温度对铝/钢复合板界面组织及力学性能的影响

先采用热浸镀铝?锌工艺对Q235钢板进行表面镀层处理,后将液态的A356铝合金定量浇覆于经预热的钢板表面,通过液固铸轧成功制备铝/钢复合板。运用光学显微镜(OM)、SEM观察界面结合与组织形貌,结合EDS、XRD分析界面物相成分,并测试微观硬度、室温拉伸和剪切强度。结果表明:随着浇覆温度的提高,复合板界面间隙消失,整体趋势上扩散层厚度逐渐增加。当浇覆温度为710℃及以上时,界面处会形成Fe3Al、FeAl、FeAl2、Fe2Al5和FeAl3相。在同一浇覆温度下,硬度整体趋势为在Q235和A356基体中保持稳定,而在从Q235侧距界面中心100μm至A356侧距界面中心100μm的范围内连续下降。抗拉强度和剪切强度都表现出先增加后减小的趋势,浇覆温度为710℃时,复合板的成形质量最佳,抗拉强度和剪切强度都为最大,分别为336.4 MPa和137.6 MPa。     

热处理过程中钛层对钛钢爆炸复合板钢侧组织转变的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜研究了不同温度下钛层对钛钢爆炸复合板钢侧组织转变的影响。结果表明:有钛层时,钢侧结合界面上会形成脱碳层。当850℃及以下温度加热时,在波头的漩涡处产生粗大的铁素体晶粒,而在950℃保温时,在波峰处产生粗大的铁素体。剥离钛层时,只在波头的漩涡处产生铁素体区,随着温度的升高,铁素体区减小。产生这种现象的主要原因是钛层的存在,碳元素向结合界面扩散形成TiC,在结合界面附近形成铁素体区。     

DSS2205轧制与爆炸复合板复层组织与性能分析

采用实验室化学浸泡、电化学腐蚀试验及维氏硬度测量技术研究了DSS2205爆炸及热轧复合板复层性能,利用金相显微镜、透射电镜分析了复层组织,并与复合前的DSS2205进行了对比分析。结果表明：相比复合前的DSS2205不锈钢,轧制和爆炸复合板复层腐蚀性能略有下降,硬度增加,但轧制复合板复层腐蚀性能优于爆炸复合板复层;轧制复合板复层组织为棒状奥氏体不完全呈一条直线分布于铁素体上,奥氏体发生再结晶;爆炸复合板复层仍为复合前的奥氏体和铁素体间隔分布带状组织,铁素体和奥氏体均出现变形。     

渗碳层厚度对18Cr2Ni4WA钢齿轮淬火畸变影响的模拟研究

采用有限元模拟软件,对热处理气淬过程中渗碳层对18Cr2Ni4WA钢弧形齿轮温度场、应力场、应变场的影响进行了分析,并结合第一性原理方法对其作用机制进行了探索。结果表明:渗碳层厚度对18Cr2Ni4WA钢弧形齿轮温度场的影响较小,但是应力场结果显示当渗碳层厚度小于0.5 mm时,齿顶表面应力波动明显,齿顶表面的应力由渗碳层厚度0.1 mm的86.7 MPa增加至2.0 mm的278.6 MPa。应变场结果表明在渗碳层厚度为2.0 mm时,齿顶表面等效应变初始值达到2%。第一性原理计算结果显示随着碳浓度的增加,Fe-Fe原子之间的成键强度消弱,新形成的Fe-C键和Cr-C键明显增强,而且Fe与C原子之间电子密度呈明显的方向性。Fe-Fe键的消弱导致18Cr2Ni4WA钢的膨胀系数会随碳浓度增大而增大,因此齿轮因渗碳层过厚而产生的升温畸变在气淬降温阶段并不能恢复,从而加大齿轮尺寸跳动。     

20Cr2Ni4A钢和17Cr2Ni2MoVNb钢渗碳层的组织与性能

研究了相同热处理工艺下20Cr2Ni4A和17Cr2Ni2MoVNb钢渗碳层的组织和性能特点。结果表明,17Cr2Ni2MoVNb钢的原材料和热处理后的晶粒比20Cr2Ni4A钢的均匀细小,经淬火+低温回火后,20Cr2Ni4A钢心部晶粒度等级为7级,17Cr2Ni2MoVNb钢心部晶粒度等级为8级。渗碳层晶粒呈梯度变化,最外层最粗但仍与心部晶粒尺寸相当;这得益于V、Nb等微量元素形成的碳化物对晶界的钉扎作用,同时因为含有更多的碳化物颗粒使得17Cr2Ni2MoVNb钢的显微硬度略高于20Cr2Ni4A钢。17Cr2Ni2MoVNb钢的渗层比20Cr2Ni4A钢的具有更高的硬度和更多的碳化物使其耐磨性更优。     

热成形钢的脱碳影响因素分析

采用Gleeble-3500热力模拟试验机模拟热成形工艺过程,分析了不同加热温度(890~950 ℃)、保温时间(240~1000 s)、化学成分(T1500HS和CR1300/2000HS钢两种不同材料)及不同表面涂油(有油和无油)对冷轧热成形钢表面脱碳的影响。结果表明,在正常加热温度(910~950 ℃)、保温时间(240~480 s)和炉内有良好保护气氛条件下,冷轧热成形钢热成形后脱碳较少;随着加热温度升高、保温时间延长、C含量增加、涂油量增多,冷轧热成形钢热成形后脱碳层深度增加;当脱碳层深度不大时(≤20 μm),脱碳层对热成形后材料拉伸性能影响很小;脱碳层对热成形后材料硬度有较大影响,脱碳层深度增大,硬度减小。