通過焊接與軋制制備耐磨板的組織與性能

  耐磨板是一種具有優(yōu)異特性的金屬材料,它的研究與開發(fā)一直是材料加工領(lǐng)域的重要課題之一,它具有耐高溫、比模量大、比強度高、熱膨脹系數(shù)小、良好的疲勞性能和斷裂韌性等優(yōu)點,自20世紀(jì)60年代產(chǎn)生以來,其研究開發(fā)已取得了巨大進(jìn)展,并已應(yīng)用到航天、航空、汽車、自行車等工業(yè)部門。現(xiàn)有工藝方法有很多種,直接軋制復(fù)合法、爆炸制坯-軋制復(fù)合法、鑄軋復(fù)合法、電磁連鑄法等,這些方法本身的一些缺陷導(dǎo)致其在復(fù)合板的實際生產(chǎn)中受到了一定的限制。針對各種方法的不足,在實際生產(chǎn)中做到工藝簡單,操作方便,高效低耗可連續(xù)化生產(chǎn)將成為未來長期的研究方向。

  焊接技術(shù)及工藝是復(fù)合材料實用化必須解決的關(guān)鍵問題之一,因此研究復(fù)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(xué)性能和顯微硬度的測試,深入了解耐磨板的界面反應(yīng)和界面對性能的影響規(guī)律,為耐磨板加工工藝的進(jìn)一步應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

  耐磨板的基板為A耐磨板Q235A,復(fù)板為B耐磨板,A耐磨板的規(guī)格為300mm×150mm×10mm,B耐磨板的規(guī)格為300mm×150mm×10mm。焊前對兩種母材進(jìn)行清理,用丙酮清洗后烘干,然后進(jìn)行組坯焊接。釬焊在RJ井式電阻加熱爐中進(jìn)行,釬縫間隙為0.5mm,溫度900℃,保溫20min后取出。釬焊過程中在坯料表面上施加作用力,壓強約為20~50MPa,加熱爐無保護(hù)氣氛。

  用450四輥熱軋機組對釬焊復(fù)合板進(jìn)行熱軋,加熱溫度為850℃,軋制壓下率為64%,軋制力為188.8kN,軋制了4道次。打磨拋光試樣,用混合酸水溶液(50ml鹽酸、5ml硝酸、50ml水),采用GX51倒置式系統(tǒng)金相顯微鏡、SSX-550電子掃描儀觀察釬焊及熱軋后的界面結(jié)合情況。

  在萬能試驗機上進(jìn)行復(fù)合板的力學(xué)性能測試,包括拉伸、剪切、彎曲試驗,在JBW-500屏顯示沖擊試驗,在430/450SVDTM魏氏硬度計測試復(fù)合板的硬度。試驗結(jié)果表明:

 ?。?)釬焊復(fù)合板界面處耐磨板側(cè)組織為晶粒細(xì)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(cè)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(gòu)成。
 ?。?)耐磨板與釬料接觸的表面發(fā)生擴散作用,擴散層的厚度約為10μm。
  (3)耐磨板的抗拉強度較基材碳鋼板高,退火后,其抗拉強度、抗彎強度和硬度降低,而沖擊吸收能量、剪切強度提高;復(fù)合板的力學(xué)性能符合使用要求。