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。     

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。     

真空制坯热轧钛/钢复合板工艺及性能

钛/钢复合板的需求量日益增多，真空制坯热轧复合法（VRC）是制备高性能钛/钢复合板的有效工艺。介绍了钛/钢复合板制备工艺的国内外现状和工艺特点。依托863重点项目“钛/钢复合板研究与生产技术开发”和十三五重大课题“容器板轧制复合原理与关键技术”，利用真空制坯热轧复合法（VRC）在实验室和钢厂进行了一系列钛/钢复合板的轧制试验，对复合板的界面组织与力学性能进行了分析。实验室制备的钛/钢复合板，界面生成了明显的TiC层，未发现氧化物等杂质，断口有大量韧窝生成，复合界面平均拉剪强度达到了230MPa。钢厂试生产的钛/钢复合板，宽幅达到3500mm，界面生成连续的β- Ti层，拉剪断口未检测到氧化物，拉伸、冲击、弯曲等力学性能均满足国家标准，剪切强度均在196MPa以上，已达国内领先水平。     

感应加热温度对冷?热轧制成形钛/钢复合板界面的影响

对钛/钢组坯进行冷轧预复合成形,将钛/钢预复合板感应加热至热轧温度后单道次热轧成形制备了钛/钢复合板,研究了感应加热温度对钛/钢复合板的界面组织和界面结合性能的影响。结果表明,冷?热轧制复合法制备的钛/钢复合板的界面结合紧密,没有孔洞和间隙。钛/钢复合板由于感应加热和热轧的时间较短（<5 s）,钛/钢界面仅有少量硬化层碎块,没有金属间化合物析出。钛/钢复合板的界面Ti和Fe元素扩散层宽度随感应加热温度增大而增大,950 ℃时界面扩散层宽度达到8 μm。在感应加热温度为750 ~ 950 ℃的条件下,钛/钢复合板的界面结合良好。      

真空轧制钛/钢复合板的组织与性能

钛/钢复合板兼具钢的良好力学性能及钛的优异耐腐蚀性,广泛应用于石油、化工、电力及海洋工程等领域。南钢采用真空轧制复合法制备的钛/钢复合板,不添加过渡层,其拉伸性能、弯曲性能及剪切强度等均满足标准要求,而且剪切强度平均在209 MPa左右,超过标准要求的140 MPa。钛/钢复合板的各项性能达到GB/T8547-2006标准R1类复合板的要求。     

压下率对真空热轧NM360/Q345R复合板微观组织和拉伸断口的影响

采用真空热轧法轧制NM360/Q345R复合板,借助光学显微镜、扫描电镜和元素能谱分析等手段,对压下率分别为30%、50%、70%和80%时的复合板进行了界面微观组织和拉伸断口分析.结果发现:复合界面平直,耐磨钢侧发生明显的脱碳现象,随着压下率增加,脱碳层厚度减小;当压下率为30%和50%时,界面附近有长条状或黑色点状夹杂物,经EDS分析为Mn和Si的氧化物,这些夹杂物的存在对界面结合质量有严重影响,拉伸断裂后复合界面出现明显的分层开裂;当压下率达到70%时,界面结合紧密,未发现孔洞和裂纹,断裂面上有大量明显韧窝,拉伸断口为典型韧性断裂方式.     

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。     

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。      

钛-钢爆炸复合板的热轧制

本文叙述热轧工艺对钛-钢爆炸复合板的成分、组织和性能的影响。试验指出,该复合板的热轧应在不高于850℃的温度下加热并以较大的压下率进行轧制。     

钛/钢复合板及其制备应用研究现状与发展趋势

随着钛/钢复合板的应用领域不断拓展,市场对钛/钢复合板的尺寸和性能都提出了新的要求,现有的制备方法和工艺也面临着巨大挑战。本文从原材料情况、复合板尺寸、界面特征和力学性能等方面概述了钛/钢复合板研究现状,评述了钛/钢复合板目前的主要制备方法及其优缺点,综述了表面处理方法、热轧温度、过渡层金属和热处理工艺对钛/钢复合板界面结合质量的影响,阐述了钛/钢复合板的应用现状,指出了钛/钢复合板面临的主要问题及未来的重点研究方向。      

复合轧制工艺对Al/Mg复合板冶金结合层组织和性能的影响

采用AZ31镁合金和纯铝进行高温复合轧制制备镁-铝复合板,使其兼具铝的表面耐蚀性和镁合金的高比强度特性.采用金相显微镜、扫描电子显微镜和电子万能拉伸机等设备,研究了不同热轧温度及退火工艺参数对铝-镁复合界面的显微组织和结合强度的影响.结果表明:300℃轧制,镁-铝复合板出现严重边裂;450℃轧制,边裂消失;在轧制温度为400℃、压下率为50%、300℃退火2 h的条件下得到的复合板界面结合强度最大,为7.5 MPa.     

回火热处理对轧制钛/钢复合板界面组织与性能的影响

研究了500~670 ℃回火热处理对轧制钛/钢复合板界面组织与性能的影响,以期为复合板热加工的工艺参数制定提供指导。对轧态和回火态的钛/钢复合板进行了拉伸、冲击和剪切试验测试,并利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射等研究手段表征了复合板的界面组织、剪切断口形貌及断口反应相。结果表明,回火热处理后,钛/钢复合板的剪切性能降低,随着回火温度的升高,剪切强度呈现下降趋势。轧态和回火态复合板界面反应相均为β Ti和TiC,其中TiC反应相的厚度随着回火温度的升高呈现增厚趋势。TiC脆性相厚度的增加导致了复合板剪切强度的下降,且使得剪切断口呈现脆性断裂倾向增大,撕裂特征减弱,呈现出明显的平滑断裂特征。     

TA2/Q345B钛钢复合板复合界面缺陷分析

采用真空复合组坯+热轧技术制备了TA2/Q345B钛钢复合板,并通过光学显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机和弯曲试验机等对其微观组织和力学性能进行了观察、检验,研究分析了钛钢复合界面易产生的缺陷及其形成原因。结果表明,TA2复层和Q345B基层之间形成了冶金结合,整体结合良好,钛钢复合界面平整连续。但由于材料及工艺限制,钛钢复合板复合界面处易出现两种类型缺陷,这两种缺陷在钛钢复合板受力过程中均可作为裂纹源,对其界面的剪切和弯曲性能影响较大。     

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。     

轧制钛／钢复合板过渡层的研究

为了确定轧制法生产钛／钢复合板时比较适合的过渡层材料,分别以紫铜他、镍N6、纯铁DT4做过渡层,对轧制钛／钢复合板进行了试制研究。以紫铜他、镍N6做过渡层时,选择了共晶温度以上和共晶温度以下两类加工温度;以工业纯铁DT4做过渡层时,在其共晶温度以下选定钛的相变点以上、钛的相变点以下两种加工温度。通过对这三种材料做过渡层时的轧制钛／钢复合板的实验结果进行综合对比分析,从而确定出纯铁DT4是轧制法生产钛／钢复合板时比较适合的过渡层材料。     

钛/铝复合板爆炸焊接技术研究进展

通过爆炸焊接技术制备的钛/铝复合板可兼具钛合金耐腐蚀性和铝合金低成本的优点。对钛/铝复合板爆炸焊接技术的研究进展进行介绍,论述了炸药种类、质量比R、基覆板间距及爆炸焊接窗口等主要工艺参数对钛/铝复合板组织和性能的影响;分析了影响钛/铝复合板结合界面的主要因素——金属间化合物种类、扩散层和界面波形;对钛/铝复合板硬度、抗剪切强度、抗拉强度及拉伸断口的研究进行了汇总分析。最后,指出了钛/铝复合板爆炸焊接工艺研究的重点发展方向。     

轧制复合厚钢板的界面组织及力学性能

以Q345钢为原料,采用组坯抽真空热轧复合的方法制备了55 mm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321 MPa,Z向抗拉强度达到520 MPa,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。     

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。