2205-Q235熱軋復(fù)合界面與不銹鋼基體微觀結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、不銹鋼復(fù)合板是以不銹鋼為覆層、碳鋼或低合金鋼為基層結(jié)合而成的復(fù)合板，兼具有不銹鋼和碳鋼的優(yōu)良性能。由于工業(yè)環(huán)境對不銹鋼的耐局部腐蝕和綜合力學性能要求不斷提高，傳統(tǒng)的304、316L（奧氏體不銹鋼）已經(jīng)不能滿足工業(yè)要求，雙相不銹鋼同時具有鐵素體不銹鋼的較高強度、耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能和奧氏體不銹鋼的優(yōu)良韌性和焊接性的優(yōu)點，滿足化工、海洋工程等領(lǐng)域的特殊需求。
　　但是雙相不銹鋼兩相塑性差異明顯，熱加工工藝極為復(fù)雜，工藝窗口窄，熱加工過

2、程中容易產(chǎn)生裂紋及脆性相。因此本文借鑒高溫合金包套軋制的理念，將雙相不銹鋼置于普碳鋼夾層內(nèi)部，通過包套環(huán)境構(gòu)建相對穩(wěn)定的熱成形工藝環(huán)境，以期解決雙相不銹鋼變形困難和復(fù)合成形的問題。
　　為了保證軋制模擬結(jié)果的準確性，本文通過 Gleeble熱/力模擬試驗機計算分析了2205雙相不銹鋼的流變應(yīng)力曲線，并利用 JMatPro材料性能模擬軟件通過2205雙相不銹鋼的成分計算得到導熱系數(shù)、熱容、泊松比、熱膨脹系數(shù)及冷卻曲線，根據(jù)2205雙

3、相不銹鋼流變應(yīng)力曲線采用動態(tài)材料模型計算得到熱加工圖，為隨后的軋制實驗工藝參數(shù)的確定提供依據(jù)。
　　本文通過MARC有限元軟件分析了Q235/2205/2205/Q235復(fù)合板軋制過程中不同壓下率的溫度場、應(yīng)變、應(yīng)變速率，發(fā)現(xiàn)軋制過程中2205的溫度基本沒有變化，并根據(jù)Masuda模型得到當壓下率為5％時，復(fù)合效果不好，當壓下率達到10%以上，復(fù)合效果良好。對復(fù)合板進行不同壓下率的軋制復(fù)合實驗，分析結(jié)合界面和2205微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)

4、，當壓下率為5%時，結(jié)合界面處有明顯的長條狀和圓狀孔洞及氧化物，壓下率為10%、20%時，復(fù)合界面處的氧化物數(shù)量、尺寸都明顯有所下降，而且孔洞基本消失。因此壓下率越大，越有利于破碎金屬表面的氧化膜，使軋制過程中新生金屬更容易產(chǎn)生冶金結(jié)合，可以得到較為理想的復(fù)合板。
　　為了得到更好性能的復(fù)合板，本文采用MARC有限元軟件分析了軋制后的復(fù)合板進行熱處理過程溫度場，根據(jù)2205及Q235冷卻曲線研究了不同對流換熱系數(shù)對復(fù)合板溫度場的影

5、響，在保證2205不生成脆性相的同時使得Q235得到更好的組織，并得到在某一對流換熱系數(shù)下的臨界復(fù)合板厚度，為熱處理工藝提供依據(jù)。
　　本文采用Gleeble熱/力模擬試驗機研究了“層冷+空冷”熱處理工藝在不同對流換熱系數(shù)下的復(fù)合板性能。通過光學顯微鏡、SEM及EDS能譜儀分析了復(fù)合板組織，發(fā)現(xiàn)當層冷后的2205雙相不銹鋼溫度超過500℃時，2205雙相不銹鋼組織就會產(chǎn)生脆性相，因此在該熱處理工藝下必須保證層冷后的2205雙相不銹

6、鋼溫度低于500℃，并且隨著層冷后的2205雙相不銹鋼溫度從400℃升高到700℃，結(jié)合界面附近的Q235的鐵素體和珠光體組織數(shù)量越多，因此要保證2205組織不產(chǎn)生脆性相的同時得到更好的Q235組織性能。
　　通過硬度分析儀對熱處理后的復(fù)合板進行了硬度分析，發(fā)現(xiàn)Q235側(cè)表面處的硬度最大，靠近結(jié)合界面處的硬度最小，由于Q235側(cè)表面處的組織主要是馬氏體，靠近結(jié)合界面處主要是鐵素體和珠光體組織，使得該熱處理工藝下的Q235整體硬度較