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。     

热轧不锈钢复合板界面氧化物夹杂的形成机制

 以不锈钢-低合金钢复合板为研究对象,利用光学显微镜及扫描电镜对复合界面附近的夹杂物进行了分析。研究发现,不锈钢复合板界面处夹杂物主要为氧化物,其成分与复合界面处的真空度有关。在较低的真空度下(真空度大于15Pa),氧化物夹杂的成分以硅为主,在较高的真空度下(真空度小于0.1Pa),夹杂的成分以铝为主。界面氧化物夹杂主要是由于高温下钢中的Al、Si和Mn等元素向复合界面处扩散并被氧化形成的。由试验结果也可知,随着真空度的降低,界面氧化也变得更加明显,当真空度的值从0.1Pa增加到20Pa左右时,界面氧化物的体积分数从15%提高到了50%。     

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)。     

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% 。     

热轧工艺对不锈钢包覆铁屑复合板性能的影响

 为了研究不锈钢与铁屑的复合性能,采用热轧方式,利用金属固态回收理念制备不锈钢包覆铁屑复合板。通过金相显微镜对不锈钢与铁屑的接触界面进行分析,采用剪切试验及拉伸试验对复合板进行性能测试,研究了热轧工艺条件对不锈钢和铁屑复合性能的影响。研究结果显示,较大单道次压下量仍未使两金属复合的原因是大压下量并不能使铁屑间孔洞完全消失,铁屑在宽展方向仍有流动空间。但当单道次压下量较小而累积压下量达到17 mm时,试件剪切强度为225 MPa,已达到国家规定。因此,一定的累积压下量是影响不锈钢与铁屑复合的关键因素之一。在铁屑中添加石墨粉可以改善材料的力学性能,提高轧后试件的抗拉强度和剪切强度,但会降低其伸长率。     

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。     

包覆浇铸高硼不锈钢复合板的变形协调性

包覆浇铸后的复合铸坯虽然已具有冶金结合,但热轧过程中,道次变形量若确定不合理将在界面处产生附加应力,附加应力值的大小将影响热轧后复合板的界面结合情况。应用ABAQUS有限元软件对包覆浇铸304不锈钢/高硼不锈钢/304不锈钢复合铸坯的热轧过程进行了有限元模拟,有限元模拟结果显示,当道次变形量大于17%时,覆层及芯层变形协调性变差,复合板界面将遭到破坏。实际热轧试验验证了有限元模拟结果的正确性,为包覆浇铸复合铸坯的热轧提供了有利的工艺参数。     

喷射成形及轧制钢/Al-Pb合金复合板材的界面结合强度

对喷射成形钢/Al-Pb复合板的界面结合进行了研究,结果表明喷射成形的钢/Al-Pb复合板经变形量达50%左右的轧制和320℃×5h退火处理后可获得良好的界面结合,其剪切强度可达72MPa。分析显示双金属界面结合强度的提高是扩散层形成的结果。     

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。     

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。     

层间残余应力对带夹层复合板组织性能影响

利用层间真空涂覆技术在不锈钢复合板间添加充型夹层会产生层间残余应力,在后续热轧成形过程中可能受层间残余应力影响导致复合板组织与力学性能发生变化。不锈钢复合板层间残余应力由充型夹层凝固过程中层间热应力与相变应力共同作用产生,拟通过轧前热处理对层间残余应力进行消除,采用数值模拟与试验验证相结合的方法制定轧前热处理工艺,通过层间真空压差涂覆、轧前热处理及热轧试验制备消除与未消除层间残余应力的2种不锈钢复合板,利用金相观测、硬度测试、界面能谱扫描及拉伸、剪切等表征及性能测试试验分析层间残余应力对复合板组织性能的影响。研究结果表明,在保证基层、夹层、复层组织不变的情况下,消除层间残余应力的轧前处理工艺为加热至400℃,保温3.5 h,缓慢冷却;经过轧前处理,层间残余应力消减了96.3%;相较于未消除层间残余应力的复合板,消除层间残余应力复合板轧后夹层应力显著增强,晶粒细化81.7%,同时,消除层间残余应力能够提升复合板剪切强度13.3%、拉伸强度3.9%、断后伸长率4%及夹层界面显微硬度3.5%。研究内容通过消除层间残余应力提升了带充型夹层复合板的整体性能,可为相关铸造成型构件性能的提升提供理论...     

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。      

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.      

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。     

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。     

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。     

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。     

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。