316L/Q345R热轧复合板界面组织演变及性能

利用扫描电子显微技术结合能谱分析对316L/Q345R热轧复合板结合界面组织及元素扩散情况进行了检测,通过热力学计算分析了界面附近碳的分布规律,并测量了结合界面的显微硬度与剪切强度。结果表明,结合界面碳钢一侧存在约50μm的铁素体带,而不锈钢侧存在约100μm的元素扩散影响区;不锈钢中铬、镍等元素向碳钢中扩散,碳钢中碳元素向不锈钢中扩散;复合板界面剪切强度为373 MPa,明显高于标准规定的210 MPa,略低于Q345R与316L剪切强度和的1/2(379 MPa)。     

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。     

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。     

热轧钛/钢复合板显微组织和性能

为了研究轧制温度和压下率对钛/钢复合板复合强度的影响,采用真空热轧法制备了TA2/Q235B复合板,利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪对复合板界面组织特征进行了观察。结果表明,在轧制温度为850~1 050℃时,随着温度的升高,靠近复合界面碳钢侧的铁素体区厚度增加,同时,复合界面上生成的化合物增多,使复合面的剪切强度降低。大压下率更有利于提高复合强度,在轧制温度为850和950℃、压下率为58%和轧制温度为1 050℃、压下率为70%时,复合面剪切强度均达到了国家标准中0类钛/钢复合板标准。     

加热温度对镍中间层热轧钛钢复合板微观组织及力学性能的影响

以Ni为中间层制备钛/钢轧制复合板,借助扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和Instron万能拉伸试验机等分析手段,研究了850～950℃加热温度对钛钢复合板力学性能和显微组织的影响。结果表明:当加热温度在850～900℃时,剪切强度随温度升高而升高;加热温度为900～950℃时,剪切强度随温度升高而降低,最高剪切强度都在900℃时获得。以Ni为中间层有效阻止了Fe和C等元素扩散到Ti侧形成金属间化合物,界面化合物种类不随温度变化,但化合物量随温度升高而增加。轧制温度为850℃时,界面上金属间化合物非常少,对应的剪切强度最低;轧制温度为900℃时,复合板界面剪切强度最优,与之相对应的界面结构是较为充分的元素扩散以及少量的金属间化合物;轧制温度为950℃时,金属间化合物层急剧变厚,TiNi_3和孔洞急剧增多,因而严重削弱了界面的剪切强度。     

热轧S31603/Q370q不锈钢复合板界面特征分析北大核心CSCD

利用热模拟试验研究了热变形参数对热轧S31603/Q370q不锈钢复合板结合界面的显微组织、成分分布、显微硬度、厚比分配的影响。结果表明,S31603/Q370q复合板由不锈钢侧至碳钢侧的组织变化依次为不锈钢基体中的奥氏体组织、渗碳层、富集了大量C、Cr的过渡层、脱碳层和碳钢基体中的铁素体+珠光体组织;过渡层有碳化物形成,其硬度最高,脱碳层为铁素体组织,其硬度最低;随着热变形温度的升高,碳钢的厚比分配增加,不锈钢的厚比分配减小,过渡层硬度峰值降低,脱碳层宽度增加;随着总变形量的增加,碳钢、不锈钢的厚比分配成正比关系增加,过渡层硬度峰值升高,脱碳层宽度变窄。     

热轧7075/AZ31B复合板的显微组织及结合性能

为了研究热轧铝/镁复合板结合强度的变化规律,本文综合考虑压下率、轧制温度和轧制速度等多种轧制参数,单道次热轧制备了7075 Al/AZ31B Mg复合板。结果表明:在复合板轧制过程中由于热和强变形作用组织发生了动态再结晶,且增大轧制速度有助于镁基体产生完全动态再结晶。在相同轧制温度下,铝镁复合板结合强度均随压下率增加先升高后降低;强度升高是由于界面元素扩散宽度的增大和镁合金近界面晶粒组织的细化所致,强度降低是由于大变形导致镁基体近界面处产生裂缝,以及塑性功产生热量过多使得镁基体温度升高导致的镁侧晶粒长大所致。对复合板进行拉剪实验,铝镁结合界面剪切强度较低时,断裂发生在复合界面处且成脆性断裂特征,强度较高时断口形貌呈韧性断裂特征,断裂发生在镁基体侧。      

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。     

退火温度对镍/铜爆炸复合板微观组织与力学性能的影响

通过爆炸焊接工艺制备Ni/Cu层状复合板,通过光学显微镜、扫描电镜、电子探针和能谱仪以及拉伸、剪切和硬度实验,研究退火温度对Ni/Cu复合板显微组织和力学性能的影响规律。结果表明：随退火温度升高,复合板界面两侧Ni、Cu基体晶粒尺寸增大,界面元素扩散层厚度增加,退火温度为600℃时,元素扩散层厚度达到5.82μm。200℃退火后复合板的硬度分布相比于爆炸态变化不大,退火温度为400℃和600℃时,界面硬度(HV1)分别为65.1和66.1,明显低于爆炸态(160.2);爆炸态及200、400和600℃退火后复合板的抗拉强度分别为351.6、305.9、281.7和284.8 MPa,伸长率分别为2.6%、7.8%、39.1%和39.4%;退火温度为400℃时,复合板的剪切强度达到最大值,为191.3 MPa,比爆炸态提高了17.5 MPa。     

碳扩散对SUS304+Q235B复合板卷轧制结合性能的影响

介绍了碳扩散对SUS304+Q235B复合板卷轧制结合性能的影响。热轧过程中SUS304+Q235B不锈钢复合板卷基覆层间碳扩散,主要发生在卷取后较长时间的缓慢冷却过程中。结合界面碳元素的大量扩散,使界面不锈钢侧碳含量大幅度提高,增加了在敏化温度下铬的碳化物析出,导致覆层侧不锈钢塑性降低和脆性增加。基层侧碳钢脱碳后,结合面基层侧的铁素体数量增加,塑性改善增强,使结合面附近基层与覆层的塑性变形能力差距增大,破坏基层与覆层间结合界面变形协调性,减弱结合面的结合强度。退火加速基覆层间碳的扩散,但固溶处理方式可以继续保持热轧态的基覆层间碳扩散的状况。     

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% 。     

金属粉末作中间材热轧制备不锈钢复合板

针对真空热轧制备不锈钢复合板工艺复杂和碳元素在复合界面扩散易形成碳化物影响结合强度的问题,进行了在低碳钢和不锈钢之间加入金属粉末的不锈钢/低碳钢非真空热轧试验研究。结果表明,金属粉末作为中间层时,不锈钢和低碳钢容易达到良好的冶金结合,还可以阻碍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。     

轧制复合厚钢板的界面组织及力学性能

摘要：以Q345钢为原料，采用组坯抽真空热轧复合的方法制备了55mm的厚板，利用OM和SEM观察界面微观组织，结果表明，基体和复合界面组织均为珠光体+铁素体，再结晶细化晶粒效果显著。随累计压下率的增加，界面缺陷减少，界面结合强度提高，当累计压下率达到66.0%时，界面剪切强度达到321MPa，Z向抗拉强度达到520MPa，断后伸长率最高达到39.5%，满足GB/T 1591—2008《低合金高强度钢》的要求。但复合界面经强酸深度腐蚀后，即使经多道次轧制变形，其仍然存在被强酸腐蚀的痕迹；同时，冲击试验结果表明，复合界面的冲击功低于母材的冲击功。     

推/张力轧制不锈钢/碳钢复合钢筋的有限元模拟与实验研究

为了研究推/张力(0～15 MPa)对不锈钢(Cr18Ni8,2 mm壁厚管)/碳钢(0.06%～0.12%C,Φ16 mm,圆棒)复合钢筋轧制过程的影响,应用有限元软件Msc.Marc建立了复合钢筋轧制过程的有限元模型。通过模拟考察了推/张力对不锈钢/碳钢复合钢筋的宽展变形,结合面的接触应力和不锈钢圆周壁厚的影响,重点通过实验考察了推力轧制对两金属结合强度的影响。结果表明,施加张力后轧件宽展量减小,而施加推力后其值增加;不锈钢壳与碳钢芯间的接触应力随推力的增加、张力的降低而增大。推力轧制有利于两金属的复合,可以提高复合不锈钢和碳钢芯的结合强度。     

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。     

热轧不锈钢复合板界面剪切强度测定

 为了相对精确测定复合板结合界面的剪切强度,对热轧不锈钢复合板进行了系列剪切试验。利用扫描电镜和EDS能谱仪对热轧不锈钢复合板剪切后的界面微观特征进行了研究,发现剪切断裂一般发生在界面区域中强度较低的部位,温轧及冷轧复合板的经验公式并不适合预测热轧不锈钢复合板的剪切强度。根据台阶根部加工在不同位置的系列剪切试验可相对准确确定热轧不锈钢复合板的剪切强度。     

纯铁中间层对热轧不锈钢复合板性能的影响

 为了减少不锈钢和碳钢热轧复合时结合界面形成脆性化合物,提高复合板的力学性能,在轧制温度为1 000、1 100及1 200 ℃,压下量约为70%的条件下,进行了添加不同厚度纯铁中间层的真空热轧复合试验。通过光学显微镜、SEM观察以及拉伸试验等,研究了纯铁中间层对复合板界面微观组织和拉伸性能的影响。结果表明,当加入不同厚度纯铁中间层时,同温度下不锈钢/碳钢复合板拉伸性能都有不同程度的提高。并且在小于70%压下量下,2 mm厚度的纯铁中间层可以完全阻止碳钢中的碳元素向不锈钢侧扩散,避免了碳铬化合物的形成,使结合界面的组织得到改善,力学性能得到提高。     

采用铁钴镍合金夹层的316L/EH40复合板界面特征

 为了提高带夹层不锈钢复合板层间真空度,提出采用熔融态金属制备夹层的方法。基于真空吸铸成型原理,选取等原子比配比的铁、钴、镍合金作为夹层材料,加热至熔融状态,在真空压力差作用下向复合坯料充型夹层。采用数值模拟方法确定充型工艺参数,对充型样件进行热轧成形试验,通过光学显微镜、扫描电子显微镜等仪器表征分析了复合板的界面形貌特征。结果表明,夹层填充完整且充型率达到100%,拉伸强度和拉剪强度分别为490和319 MPa,铁钴镍合金与不锈钢和碳钢结合界面平直,复合状态良好且洁净无氧化物,热轧后夹层厚度大于碳和铬元素的扩散距离,能够避免铬的碳化物生成。