通過焊接與軋制制備耐磨板的組織與性能

  耐磨板(ban)是一(yi)種具有(you)(you)優異特(te)性(xing)的(de)金屬材(cai)料(liao),它(ta)的(de)研(yan)究(jiu)與(yu)開發(fa)一(yi)直(zhi)是材(cai)料(liao)加工領域的(de)重要課題之一(yi),它(ta)具有(you)(you)耐高溫、比模量大、比強度高、熱(re)膨(peng)脹系數小、良好的(de)疲勞(lao)性(xing)能(neng)和斷裂韌性(xing)等(deng)優點,自(zi)20世紀60年代(dai)產(chan)生(sheng)(sheng)以來,其研(yan)究(jiu)開發(fa)已取得了巨大進展,并(bing)已應用到(dao)(dao)航天、航空、汽車、自(zi)行(xing)車等(deng)工業部(bu)門。現有(you)(you)工藝方法有(you)(you)很多(duo)種,直(zhi)接(jie)軋制復(fu)合(he)法、爆炸制坯-軋制復(fu)合(he)法、鑄軋復(fu)合(he)法、電磁連(lian)鑄法等(deng),這些方法本身的(de)一(yi)些缺陷導致其在復(fu)合(he)板(ban)的(de)實際(ji)生(sheng)(sheng)產(chan)中受到(dao)(dao)了一(yi)定(ding)的(de)限制。針對各種方法的(de)不足,在實際(ji)生(sheng)(sheng)產(chan)中做到(dao)(dao)工藝簡單,操作方便,高效低耗(hao)可連(lian)續化生(sheng)(sheng)產(chan)將(jiang)成為未(wei)來長(chang)期的(de)研(yan)究(jiu)方向(xiang)。

  焊接技術及工藝是復合材料實用化必須解決的關鍵問題之一,因此研究復合材料的焊接問題具有非常重要的意義。通過對耐磨板的釬焊-軋制后的界面組織、力學性能和顯微硬度的測試,深入了解耐磨板的界面(mian)反應和(he)界面(mian)對性能的影響規律,為耐磨板(ban)加(jia)工(gong)工(gong)藝的進一步應用提(ti)供理論(lun)基礎。

  耐磨板的基板為A耐磨板Q235A,復板(ban)為B耐磨(mo)(mo)板(ban),A耐磨(mo)(mo)板(ban)的(de)規格(ge)為300mm×150mm×10mm,B耐磨(mo)(mo)板(ban)的(de)規格(ge)為300mm×150mm×10mm。焊(han)前對兩種母材進(jin)(jin)行(xing)清(qing)理,用丙酮清(qing)洗后烘干(gan),然后進(jin)(jin)行(xing)組坯焊(han)接。釬焊(han)在RJ井式電阻加(jia)熱爐(lu)中(zhong)進(jin)(jin)行(xing),釬縫(feng)間隙(xi)為0.5mm,溫度900℃,保(bao)(bao)溫20min后取出。釬焊(han)過程中(zhong)在坯料(liao)表面上施加(jia)作用力,壓強約為20~50MPa,加(jia)熱爐(lu)無保(bao)(bao)護氣氛。

  用(yong)450四輥(gun)熱軋(ya)機組對釬(han)焊(han)復合(he)板進行熱軋(ya),加熱溫度為(wei)850℃,軋(ya)制(zhi)壓下(xia)率為(wei)64%,軋(ya)制(zhi)力為(wei)188.8kN,軋(ya)制(zhi)了4道次。打磨(mo)拋光試樣,用(yong)混合(he)酸水(shui)溶液(50ml鹽酸、5ml硝酸、50ml水(shui)),采用(yong)GX51倒置式系(xi)統金相顯微鏡、SSX-550電子掃描儀(yi)觀察釬(han)焊(han)及熱軋(ya)后(hou)的界(jie)面結合(he)情(qing)況。

  在萬能試(shi)(shi)驗機上進行復(fu)合(he)板的(de)(de)力學性(xing)能測試(shi)(shi),包括(kuo)拉伸(shen)、剪切(qie)、彎曲(qu)試(shi)(shi)驗,在JBW-500屏顯示(shi)沖擊試(shi)(shi)驗,在430/450SVDTM魏氏硬(ying)度計測試(shi)(shi)復(fu)合(he)板的(de)(de)硬(ying)度。試(shi)(shi)驗結果(guo)表明:

  (1)釬焊復合板界面處耐磨板側組織為晶粒細小的奧氏體,部分晶粒呈孿晶,熱軋后,有白色條紋狀α相鐵素體;耐磨板側組織為鐵素體和均勻分布的片狀珠光體,釬縫組織均有富銅相、富銀相和黑色富銅相與相間的白色富銀針狀相組成的共晶組織構成。
  (2)耐磨板與釬料接觸的表面發生擴散作用,擴散層的厚度約為10μm。
  (3)耐磨板(ban)的抗拉(la)強(qiang)度(du)較(jiao)基材碳鋼板(ban)高(gao),退火后,其抗拉(la)強(qiang)度(du)、抗彎強(qiang)度(du)和硬度(du)降低,而沖擊吸收能(neng)量、剪切(qie)強(qiang)度(du)提高(gao);復合板(ban)的力(li)學(xue)性能(neng)符合使用要(yao)求(qiu)。