热轧碳钢/不锈钢复合板界面组织及性能分析

研究了热轧工艺对碳钢/不锈钢复合板中碳钢界面组织的演变规律。结果表明,随压下率增加,单道次轧制试样的碳钢基体铁素体内部析出的碳化物增加,且具有一定方向性;2道次轧制试样铁素体内部析出的碳化物颗粒消失。3层复合板中不锈钢厚度比较大,抗拉强度与4层试样相近,4层试样伸长率增加较为明显。     

热处理对热轧不锈钢复合板组织性能的影响

针对热轧不锈钢304/Q345R复合板基层和复层的材质特点及其各自对热处理工艺的要求,对热轧不锈钢复合板采用了整体加热至1000℃,冷却时采取高温段(400℃以上)不锈钢层单面喷水快冷+低温段整体空冷的热处理制度。发现经热处理后,基层碳钢的强度增大,塑性达标,韧性得到明显改善,复合板结合性能良好;经草酸电解腐蚀试验发现,热处理后界面附近沟状组织变窄,并出现较宽的阶梯组织,与热处理前复层的沟状组织+混合组织相比,耐晶间腐蚀性能得到明显改善。文章指出高温段不锈钢层单面快冷+低温段整体缓冷的热处理工艺可得到综合性能优良的不锈钢复合板。     

热处理对热轧不锈钢复合板组织性能的影响

对热轧奥氏体不锈钢复合板的热处理工艺进行了研究,利用金相显微镜对基层碳钢组织进行了观察,通过剪切、拉伸及冲击等试验对热处理前后的界面结合性能及力学性能进行了研究,并对复层不锈钢耐蚀性进行了测量.结果表明,热轧不锈钢复合板基层碳钢组织主要为铁素体和珠光体,强度较低,复层不锈钢的耐腐蚀性也较差;快冷处理后,复合板的强度增加,但由于快冷基层碳钢产生了大量的马氏体和贝氏体组织,塑性明显下降.回火后试样的塑性有明显改善,但仍不能满足使用要求.快冷+缓冷处理后,碳钢层组织为较细小铁素体、贝氏体和少量珠光体,不锈钢复合板力学性能符合标准要求.热处理后的不锈钢复合板抗剪切强度均＞ 380 MPa,界面结合性好;复层不锈钢的腐蚀速率从热轧后的36.2 g/(m2-h)降低到了2 g/(m2·h)左右.最佳热处理工艺为高温(1000℃)快冷+低温(500℃)缓冷.     

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。     

2205双相不锈钢热轧复合板复层组织及性能研究

利用金相显微镜、透射电镜、电化学工作站和拉伸试验机等设备对2205双相不锈钢热轧复合板复层进行了组织分析及性能测试,并与热轧前双相不锈钢2205的组织和性能进行了对比。实验结果表明:2205双相不锈钢复合板复层热轧固溶后,细长的γ相与α相界面处出现波浪状褶皱,且两相界面向γ相迁移;沿奥氏体晶界处分布着大量细小的奥氏体亚晶粒,亚晶粒之间及亚晶粒与奥氏体晶粒界面连接处塞积大量位错,致使试样产生加工硬化现象,因此其强度和硬度均高于2205双相不锈钢;此外,2205双相不锈钢热轧复合板复层的腐蚀电位降低,耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能降低。     

热轧单面不锈钢复合板的生产实践

采用"爆炸复合制坯+热轧"的工艺在热连轧生产线上进行了"304不锈钢+SPHC钢"的单面不锈钢复合板热轧试生产。通过两轮试制,所生产的不锈钢复合板界面剪切强度大于310 MPa,屈服强度大于210 MPa,抗拉强度大于340 MPa,断后伸长率大于42.5%,各项指标均达到GB/T 8165-2008的要求,不锈钢层和普通碳钢层结合度良好,复合界面平直而完美。     

热轧碳钢/不锈钢复合板的界面厚度分析

研究了热轧工艺制度和Q235A普碳钢/304不锈钢复合板结合界面厚度的关系。结果表明,大于30%以上的大压下率试样剪切强度符合国标要求;大压下率轧制试样结合界面间元素扩散程度增大,界面厚度增加,复合板的结合强度也增强。     

热轧不锈钢复合板储罐焊接技术研究

针对304L/Q235B不锈钢复合板的母材成分及其焊接特点,对其焊接工艺和焊接性进行研究,选用E309L-16焊接复层和过渡层,E4315作为基层的填充金属。采用V型坡口,通过一定的焊接工艺和参数进行焊接。焊后对焊接接头进行力学性能测试,微观组织分析和耐腐蚀测试。结果表明,该工艺可以获得高质量的焊接接头,可用于不锈钢复合板建造储罐的实际应用。     

热轧碳钢/不锈钢复合板结合界面碳钢的组织演变

研究了不同热轧工艺制度下碳钢/不锈钢复合板中碳钢界面组织的演变规律。结果表明,碳钢轧制后界面处压成微小粒子的奥氏体难以析出珠光体,轧制压力促使其发生相变形成铁素体区。单道次轧制结合界面有碳化物薄层析出,并随压下率增加而变厚,第二道次轧制碳原子在内应力作用下扩散碳化物层消失。铁素体内部析出碳化物使剪切强度增加,碳化物薄层使剪切强度降低。     

采用纯铁中间层热轧钛合金/不锈钢复合板显微结构和性能

针对钛/不锈钢不易直接热轧复合的问题,通过添加工业纯铁为中间层材料,采用真空轧制的方法制得钛合金/不锈钢复合板。利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和拉剪实验,研究纯铁中间层和不同温度对复合板界面组织特征和性能的影响。结果表明:添加纯铁中间层后,在轧制温度为750～950℃、压下率为20%时,随着轧制温度的升高,复合面抗剪切强度增加,在轧制温度为950℃时,复合效果最好,复合界面抗剪切强度达到248 MPa;在高温1050℃时,纯铁和钛合金的交界面上生成β-Ti和Fe_2Ti化合物会降低复合强度。     

界面Ni层对热轧不锈钢复合板结合性能的影响

研究了不同厚度(0、0.1及0.2 mm)的Ni层在不同的压下条件下对热轧不锈钢复合板结合强度的影响。利用光学显微镜、扫描电镜及EDS能谱仪对热轧不锈钢复合板的组织及界面元素分布等微观特征进行了研究。结果表明,Ni层的加入会明显阻止元素的扩散,并能减少界面氧化物的比例,但在一定程度上会降低界面的结合强度。     

扩散退火对热轧高硼不锈钢复合板界面组织的影响

采用复合浇铸+热塑性成形工艺制备出硼含量不同的热中子屏蔽材料不锈钢复合板.复合浇铸过程中芯层与覆层界面处的间隙通过大变形量的热轧变形完全可以实现冶金结合.研究表明:复合板经1150℃,2、4、6h的扩散退火,扩散处理过程中硼原子在界面附近的扩散速率很低,扩散速率随着中间层硼含量的增加而变化程度不大.随着保温时间延长,硼原子的扩散距离也在增加,但其扩散速率是逐渐降低的.硼化物的半径随着保温时间延长而增加,但随时间不断延长,增长速率逐渐变慢,在保温过程中基本是稳定存在.因此,从高硼不锈钢复合板高温氧化及节约能源考虑,扩散退火时间控制在2h左右为宜.     

热轧复合不锈钢-碳钢复合板界面特征

研究了热轧不锈钢-碳钢复合界面的组织形貌、成分、硬度变化及结构特征。结果表明热轧复合碳钢—不锈钢复合板的复合界面两侧存在一定厚度的扩散层。由于元素扩散及碳化物的生成,复合界面附近硬度升高。对于基层碳钢,靠近界面处显微硬度值最高,而对于复层不锈钢,在距界面处一定距离,显微硬度达到最高值。复合界面剥离后呈现等轴韧窝形貌,表明通过热轧复合的方法,不锈钢和碳钢之间能够实现良好的复合。     

热轧铝合金复合板的显微组织与力学性能

采用热轧复合工艺制备了4343/3003/4343、4343/3003/7072两种热交换器用铝合金复合板,利用光学显微镜、电子拉伸试验机和扫描电镜,研究了铝合金复合板的包覆率、显微组织和力学性能。结果表明,两种铝合金复合板的包覆层厚度均匀、复合界面平整,其中4343/3003/4343复合板两层4343铝合金包覆层的包覆率分别为9.3%和9.4%,复合板的抗拉强度和伸长率分别为116.53 N/mm2和40.32%。4343/3003/7072复合板中4343、7072铝合金包覆层的包覆率分别为9.0%和8.1%,复合板的抗拉强度和伸长率分别为118.62 N/mm2和32.48%。     

热中子屏蔽用高硼不锈钢复合板的组织与性能

采用真空熔炼技术制备不同含钛量的高硼不锈钢芯料,并通过包覆浇注和热轧成型方法制备出热中子屏蔽用高硼不锈钢复合板。本研究利用热轧过程中产生的大变形得到良好的结合界面,且在热轧作用下复合板芯层中的粗大硼化物也得到改善。经过1100℃下不同时间的固溶处理,结合界面附近形成一定浓度梯度的硼原子分布。结果表明,对于芯层含硼量约为2.25%的不锈钢复合板,添加钛含量为5.7%,1100℃固溶处理4 h时得到的综合力学性能最佳,拉伸强度,屈服强度和伸长率分别为526.88 MPa,219.36 MPa以及29%,达到ASTM A887-89中304B7的标准。     

热轧对304不锈钢/Q235碳钢复合板界面组织的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)技术等研究了热轧对304不锈钢/Q235碳钢复合板界面微观组织演变的影响。结果表明：304层与Q235层之间形成了良好的冶金结合;复合板的界面两侧组织由304层的奥氏体、Q235层的铁素体+珠光体组成;碳钢基体中存在脱碳层,其厚度大约为140μm,组织为铁素体;复合板界面存在Fe、Cr、Ni、Mn等元素的扩散区,且各元素含量有明显的梯度分布;相较于退火态复合板,热轧复合板的晶粒明显细化;在二次热轧过程中,304层和Q235层中均发生了一定程度的动态再结晶。     

退火及热轧对碳钢-不锈钢爆炸焊接复合板性能的影响

通过EDS线扫描分析、SEM检测以及力学性能测定,研究了碳钢-不锈钢爆炸焊接复合板在焊态、退火态以及热轧态的力学性能和微区组织特征,分析了复合板元素过渡区域的特点.结果表明,退火热处理以及热轧处理均降低了复合板的抗拉强度和屈服强度,恢复了复合板的塑性以及韧性.复合板在焊态、退火态以及热轧态时的过渡区域具有不同的显微组织形态.退火后其过渡区域的波状界面结构与焊态基本一致,过渡区域宽度约为5 μm左右,而热轧成薄板后的复合板,其过渡区域的波状界面消失,过渡区域宽度变宽,约为20 μm.     

热轧工艺对含硼不锈钢组织性能的影响

使用金相显微镜和拉伸试验机及硬度计研究了热轧温度、热轧变形量对含硼不锈钢(BSS)热轧板的组织、密度及硬度的影响。结果表明:经热轧后,BSS板的微观组织更加致密,布氏硬度大大提高;在900~1050℃热轧,硼化物细小、分布均匀,超过1150℃后,硼化物聚集晶界;随着轧制变形量的提高,基体组织更加致密,轧制变形量超过60%后,热轧板材转变为加工态组织;在相同轧制变形量时,含硼不锈钢热轧板的相对密度随热轧温度的升高而增大,布氏硬度随温度的升高而降低;在相同的热轧温度时,板材的相对密度和布氏硬度随轧制变形量的增大而增大,轧制变形量超过60%后,板材相对密度趋于常量,布氏硬度缓慢增长。     

3.0 mm热轧不锈钢复合板的热处理工艺研究

文章介绍了厚度规格为3.0 mm的热轧不锈钢复合板的热处理工艺,分析了样品在990~1110℃条件下保温180 s后组织与力学性能变化特征及耐盐雾腐蚀性能测试。分析表明:实验材料总体的强度随着保温温度的增加而下降、塑性上升。实验材料经过990~1110℃高温热处理后,组织与力学性能明显改善,不锈钢复合层表面的耐盐雾腐蚀性能也较热轧原始材料有明显提高,为不锈钢复合板后续加工和使用提供了工艺支持。     

不锈钢复合板多道次热轧工艺模拟试验研究

应用Marc弹塑性有限元软件建立了不锈钢复合板多道次二维热轧模型。通过对轧制过程温度场、应力场及应变场的计算分析，结合提出的复合界面达到冶金结合的判定条件，给出了确定最小累计变形率的方法，同时结合实验条件制定了合理的轧制规程；通过复合板轧制试验及相关组织性能测试结果分析，验证了在不增加设备损耗和安全使用性能的情况下，通过小的单道次压下率，大的多道次累计变形率的轧制方法可以获得结合良好的不锈钢复合板。