真空热轧法制备不锈钢复合板组织和力学性能

 为了研究轧制温度对复合板界面结合强度的影响,采用真空热轧法制备了不锈钢复合板,利用OM、EPMA观察分析了不锈钢复合板界面组织和合金元素扩散。结果表明,碳钢中碳、铁元素向不锈钢扩散,不锈钢中铬、镍等元素向碳钢扩散,界面处出现Si-Mn-O三元化合物,合金元素扩散随轧制温度的升高而趋于严重。远离界面碳钢的组织为铁素体和珠光体组织,靠近界面碳钢的组织为铁素体组织。碳钢至界面处硬度先减小后升高,界面至不锈钢内部硬度先升高后下降,距界面约40 μm碳钢侧的维氏硬度值最低约为121.8HV,距界面约20 μm不锈钢侧的维氏硬度值最高约为245.5HV。从1 100到1 300 ℃,剪切强度随轧制温度的升高而升高,1 300 ℃轧制获得的界面剪切强度为463 MPa,远远超过基体的剪切强度。     

非对称热轧单面不锈钢-碳钢复合板生产工艺研究

釆用“电子束真空焊接制坯+热轧”的工艺在钢厂热连轧生产线上进行了“316L不锈钢+Q345C碳 钢”的单面不锈钢复合板热轧生产。采用非对称制坯及异步轧制的手段生产出了高品质单面不锈钢复合板,所生 产的不锈钢复合板界面剪切强度大于320 MPa、屈服强度大于370 MPa、抗拉强度大于520 MPa、断后伸长率大于 30%,各项指标均达到GB/T8165-2008的要求。不锈钢层和碳钢层结合度良好,复合界面平直,无明显缺陷,不锈 钢与碳钢之间实现了良好的冶金结合,结合率达100% 。     

热处理对N02201/Q345R复合板接头组织及性能的影响

采用GTAW+SMAW组合方法焊接了N02201/Q345R镍钢复合板,截取两组同规格试板,其中一组为焊态,另一组进行550℃保温4 h热处理。通过拉伸试验和弯曲试验测试并对比了接头力学性能,同时利用OM对焊接接头微观组织进行表征对比。结果表明:焊态和热处理态N02201/Q345R复合板接头力学性能均满足标准和使用要求,热处理后接头抗拉强度仅降低49 MPa;N02201/Q345R复合板接头焊态和热处理态钢侧为铁素体和珠光体组织,镍侧为单相奥氏体,镍钢界面存在镍元素向钢侧扩散现象,焊态扩散层宽度约为0~25μm,热处理态扩散层宽度约为100~160μm。     

不锈钢复合板界面组织形貌

界面微观组织形貌严重影响不锈钢复合板的界面结合强度及其抗蚀性能,为此,采用氩气保护轧制复合法制备了SUS304不锈钢/普碳钢复合板,对复合板界面区显微组织、元素扩散以及嵌合现象进行了观察分析。结果表明,不锈钢/普碳钢两种金属在界面区域发生了不同程度的相互嵌合,随着轧制道次增加,嵌合程度加深,界面孔洞减少,界面结合强度提高。在界面附近,碳元素穿越界面向不锈钢侧发生扩散,碳化物相主要分布在晶界上,XRD及TEM检测结果表明,富铬碳化物相为M23C6型碳化物。不锈钢复合板剪切强度随压下率增加而增大,经过总压下率为74.5%的轧制后,剪切强度达到361 MPa。     

真空热轧不锈钢复合板界面结合行为的研究

为了研究真空热轧不锈钢复合板的结合行为,本文以热轧304不锈钢/Q345低碳钢复合板为研究对象,通过剪切试验及组织分析等手段研究了变形量及真空度对不锈钢复合板结合性能的影响规律.结果表明,轧制总变形量从35%增加到75%之后复合板的剪切强度大约可增加100 MPa.真空度降低会导致结合界面氧化程度增加,进而降低复合板的结合性能,当真空由0.1 Pa变为20 Pa时,界面氧化物的比例由约10%提高到约50%,剪切强度由440 MPa降低到了350 MPa左右.最后根据试验结果提出了热轧不锈钢复合板的结合行为.     

加热工艺对冷拔-钎焊不锈钢/碳钢复合钢筋界面性能的影响

Φ22 mm×2 mm 304不锈钢管-0.1 mm铜箔-Φ17.2 mm Q195钢筋经10%减径冷拔使3层金属紧密结合,再经1150℃加热钎焊得到不锈钢/碳钢复合钢筋。研究了1 100~1 225℃保温1 h和1150℃的保温时间(0.5~4 h)对复合钢筋结合界面组织性能的影响。结果表明,1150℃加热后钎焊金属界面强度最大为296 MPa,铜箔作为钎焊层可以有效的实现不锈钢层和碳钢层的冶金结合;随1 150℃保温时间增加,不锈钢和碳钢之间的元素扩散距离和浓度增加,保温2 h,碳钢侧的Fe扩散到铜层约80μm,不锈钢侧的Cr和Ni扩散到碳钢内部约60μm,铜钎焊层出现含Cr、Ni的气泡状铁基固溶体并变大变多;界面区域的剪切强度和显微硬度随保温时间呈先增大后减小的趋势,保温2 h后达到最大值,分别为301 MPa和HV423。     

TMCP工艺轧制桥梁用不锈钢复合板的组织与性能

为了获得桥梁用不锈钢复合板良好的综合性能,采用控轧控冷(thermal mechanical control process,简称TMCP)工艺轧制了桥梁用不锈钢复合板316L+Q370qD,利用金相、扫描、拉伸、冲击、弯曲、剪切和晶间腐蚀等手段研究了该复合板的组织与性能。结果表明,316L+Q370qD桥梁用不锈钢复合板的界面实现了完全冶金结合,未发现孔洞、裂纹等缺陷以及大颗粒的析出物及氧化物夹杂等;复合板的屈服强度为421~446MPa,伸长率为24.0%~28.0%,-20℃纵向冲击吸收能量平均值为200J,180°内、外弯曲合格,平均剪切强度为412 MPa,复合板的各项力学性能均满足GB/T 8165—2008《不锈钢复合钢板和钢带》标准要求。按照GB/T 4334—2008方法 E进行晶间腐蚀试验,复层不锈钢316L未出现晶间腐蚀现象,具有良好的耐晶间腐蚀性能。     

纯铁做中间材制备不锈钢/碳钢热轧复合板

 针对真空热轧制备不锈钢/碳钢复合板过程中碳钢中的碳元素和不锈钢中的铬元素易形成碳化物影响复合强度的问题,进行了在碳钢和不锈钢之间加入纯铁层的不锈钢/碳钢真空热轧试验研究。测量了不同压下量下复合板的结合强度,并对轧后的复合板进行了金相组织观察和扫描电镜元素分布的分析。试验结果表明,加入纯铁中间层时,纯铁和碳钢容易达到良好的冶金结合,同时纯铁中间层的加入可以阻碍碳钢中的碳元素向复合界面处扩散,减少了碳铬化合物形成,有利于界面结合强度的提高。     

大规格爆炸钛/钢复合板力学性能及界面的研究

分别以3 mm×3 m×7 m的TA2板和9 mm×3.2 m×7.2 m的Q235钢板作为覆板和基板,使用四种不同成分的炸药制备了大规格TA2/Q235钛/钢爆炸复合板,并对复合板的剪切强度以及界面组织进行了研究。结果表明,炸药的爆速、猛度和做功能力随乳化炸药含量的增多而增大。经UT检测,使用4#炸药爆炸制备的钛/钢复合板结合率接近100%;平均剪切强度最高为278 MPa。爆炸钛/钢复合板都存在一定厚度的界面层,炸药做功能力越强,界面层厚度越薄。该试验所制备的钛/钢复合板界面层厚度最薄仅为1.1μm。爆炸钛/钢复合板界面层的形成是Ti和Fe元素互扩散的结果。扩散过程中,在高温的作用下,界面层中容易形成β-Ti、TiFe和TiFe2金属间化合物。     

热处理对316L/Q235复合板组织与力学性能的影响

 对热轧不锈钢复合板热处理前后状态进行了对比研究,利用扫描电镜对显微组织进行了观察和成分分析,利用维氏硬度计测量了试样硬度,通过剪切、拉伸试验对试样的力学性能进行了研究。结果表明,真空热轧复合板能实现良好复合,碳钢侧为铁素体和珠光体组织;不锈钢侧为奥氏体组织。热处理后试样界面结合性能提高,试样剪切强度、屈服强度和抗拉强度都相应提高。高温阶段快速冷却＋低温阶段缓慢冷却的热处理制度适用于316L/Q235不锈钢复合板热处理。     

真空热轧Q345B碳钢-304不锈钢复合板界面Cr、Ni扩散行为研究

研究了 60 mm Q345B碳钢/10 mm 304不锈钢复合板坯在1 200℃仅加热不轧制及进行2倍压缩比轧制后30 mm Q345/5 mm 304复合界面Cr、Ni的扩散行为.试验结果表明,加热过程中,界面是否贴合并未影响扩散的进行,真空状态下不锈钢侧Cr、Ni发生蒸发逸出不锈钢并向碳钢侧发生了扩散,Cr扩散距...     

316L/Q370qE复合板组织演变特征及腐蚀行为

借助扫描电子显微镜(SEM)、硬度仪、万能试验机、盐雾箱等设备,研究了不同的热处理温度对316L/Q370qE力学性能、组织、耐蚀性的影响。实验得出,在热处理温度为400、700、900、1100℃下,样品的扩散区宽度随着温度升高而加宽。316L/Q370qE复合板界面处的剪切强度为385 MPa,均大于标准要求的210 MPa。316L侧在盐雾环境中以点蚀为主,Q370qE侧以均匀腐蚀为主。400℃的年腐蚀速率最低,700℃的年腐蚀速率最高。     

不锈钢/碳钢耐蚀海水带肋钢筋轧制复合工艺

摘要：海洋工程用带肋钢筋要求有耐氯离子腐蚀能力，但选用双相不锈钢生产成本过高，不锈钢 碳钢轧制复合钢筋则可兼顾耐蚀性和低成本。覆层采用2205不锈钢，基材为低合金钢20MnSi，用有限元方法模拟钢筋的热轧复合过程，分析轧制过程尤其是成品孔中轧件的变形规律。有限元仿真发现，矩形组合坯料无孔型轧制时，其角部复合困难，而成品孔轧制时，钢筋横肋根部的应变最大，覆层在此位置减薄显著，应选择合适的复合坯覆层厚度。在实验室采用焊接、真空处理和热轧方法制备了直径为16mm的复合钢筋，屈服强度为485MPa，抗拉强度为701MPa，断后伸长率约为37.1%，复合界面剪切强度为317.5MPa。复合钢筋呈良好的冶金结合，Fe和Cr的扩散层厚度约为40μm。该工艺生产的复合带肋钢筋成本较不锈钢降低50%以上。     

High performance ferritic stainless steel B445R for architectural applications

Traditionally,austenitic stainless steels 304 and 316 have been employed in coastal regions as roofing materials unfortunately,they are expensive and not fully resistant to pitting corrosion under severe coastal corrosive environment.A ferritic stainless steel B445R was developed.Compared with austenitic 316L,B445R is①less costly;②uperior corrosion resistant with minor maintenance for long-term service;③insusceptible to thermal distortion in the welding seam. B445R sheet shows a higher yield strength and lower tensile strength,lower elongation and lower work-hardening than austenitic 316L.It can be easily fabricated and deformed just like plain carbon steel.After bending 180o,there is no occurrence of "cracking" or noticeable "orange peel".The formability of the welding seam is also satisfactory.The pitting potential of B445R is 650 mV,larger than that of 304 and 316L,as shown in Fig.1. The corrosion rate of B445R submerged in 6%FeCl,solution is 0.3 -0.56 g/(m² ? h^-1),much lower than that of 316L,as shown in Fig.2.The superior pitting corrosion resistance of B445R can be ascribed to synergetic effect of higher Cr and Mo. Dull-finished B445R sheets have been employed as the roofing materials for Guangzhou Asian Games Arena,as shown in Fig.3.About 380 t of 1.0 mm B445R with dull finish was used for roofing panels.About 100 t of 0.8 mm B445R with hairline or fluororesin paint finish was used for side wall panels.The composite roof build-up （from up to bottom） includes:①shingles of ferritic stainless steel B445R;②Kalzip-type standing seam of austenitic 304;③water-proof DFM;④structural steel;⑤75 mm thick insulation;⑥secondary purlin of 150 mm×100 mm×4.5 mm of galvanizied Q235;⑦0.8 mm thick profile deck of galvanizied Q235;⑧acoustic insulation.The roofing shingles or panels with the same width but different length were formed by bending four sides and fixed to a "L" shape reinforcing frames of stainless steel by fasteners.The "L" frames was connected to ribs of the standing seam by a clamping fixture made of aluminum.     

轧制温度对TA1/Q345复合板性能的影响

相对于爆炸复合法和爆炸轧制复合法而言,采用真空-轧制生产钛钢复合板的方法更加适应大规模生产需要.本实验将TA1钛材置于两块Q345钢材中间组成组合坯,组合坯经抽真空至0.1 Pa后密封,在840~930℃下进行加热轧制,对轧制复合样进行力学性能检测,并利用扫描电镜、X射线衍射分析及显微硬度仪对组织与界面结合度进行分析.在该实验条件下,钛钢复合板剪切强度在159 MPa以上,达到了1类复合板标准要求,870℃轧制复合板性能较优.900和930℃轧制时,钛发生相变,同时在界面处生成了较多的金属问化合物,钛和钢的变形抗力相差过大和变形不协调导致界面附近的内应力变大,这些因素都降低了界面的剪切强度.840℃轧制后剪切强度低的原因是由于温度过低影响了界面附近元素的扩散.      

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The stainless steel/iron chips core cladding bar was hot-rolled by using recycling iron scrap. The interface of the metals and the influence of rolling pass, rolling temperature, graphite additive on properties of stainless steel/iron chips core cladding bar were analyzed by optical microscope, SEM, EDS and micro hardness tester. The experimental results show that element diffusion occurs at the interface after six passes rolling and the width of diffusion zone is about 70-80??m. The Fe of carbon steel diffuses into stainless steel and the Cr, Ni, Mn of stainless steel diffuse into carbon steel which makes micro hardness of carbon steel near the interface increase obviously. The bonding strength between stainless steel and iron chips core increases with increasing of rolling passes and it is 355MPa after six passes rolling. The tensile strength and elongation of the cladding bar increase with increasing of rolling temperature and they are 470MPa and 32% at 1150??, 500MPa and 35% at 1250??. The composition of iron chips core is improved by adding graphite powder. With the increasing of the graphite in iron chips, the tensile strength of cladding bar increase, but decrease for elongation. White reticular secondary cementite is appearing when the graphite is 1. 0% and the tensile strength is up to 736. 5MPa, the elongation decrease to 16%. The tensile fracture shows brittle fracture morphology.