本發(fā)明涉及異種金屬材料連接技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)多層馬氏體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的熱軋復(fù)合。

背景技術(shù)：

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于金屬層狀復(fù)合材料的生產(chǎn)主要采用固-固相復(fù)合法，液-固相復(fù)合法，液-液相復(fù)合法，其中固-固相復(fù)合法主要包括爆炸復(fù)合法，軋制復(fù)合法，爆炸+軋制復(fù)合法，擴(kuò)散焊接法以及擠壓復(fù)合法；液-固復(fù)合法主要有澆注復(fù)合法，反向凝固法及鑄軋法；液-液復(fù)合法最常用的是電磁連鑄工藝。自1956年，美國(guó)人率先提出以表面處理、軋制復(fù)合及退火處理的“三步法”冷軋復(fù)合的工藝制備復(fù)合板材以來(lái)，熱軋復(fù)合法和異步軋制復(fù)合法也相繼成為制備金屬?gòu)?fù)合板的重要方法，并在1953年俄羅斯人已經(jīng)開(kāi)始真空熱軋復(fù)合的實(shí)驗(yàn)。但是真空軋制法，很難滿(mǎn)足軋制時(shí)所需的最低真空度（10^-5~10^-6Pa）及非氧化氣氛設(shè)計(jì)的要求，并且制備過(guò)程繁瑣，生產(chǎn)成本和設(shè)備高，故目前未能實(shí)現(xiàn)大面積的生產(chǎn)化應(yīng)用。本發(fā)明采取的復(fù)合板組坯形式和四周焊接后分段式熱軋法，克服了爆炸復(fù)合工藝，板材厚度受限，生產(chǎn)的復(fù)合板缺陷多，界面產(chǎn)生大的加工硬化，爆炸時(shí)產(chǎn)生劇烈的震動(dòng)和噪音，環(huán)境污染嚴(yán)重，自動(dòng)化程度低等不足以及克服了鑄造法因兩種金屬熔點(diǎn)不同而易引起結(jié)合部位熔損的缺陷。同時(shí)，根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)研究者研究成果的閱讀發(fā)現(xiàn)，在國(guó)內(nèi)對(duì)于復(fù)合板生產(chǎn)的研究大多集中在層數(shù)較少（2-5層）上，并且大多集中在有色金屬間的復(fù)合，有色金屬和鋼的復(fù)合，即鋁/鈦，鋁/鎂，鋁/銅，鋁/鋅，鋁/鋼等，對(duì)于不銹鋼的復(fù)合也大多局限于低碳鋼，低合金鋼與不銹鋼的復(fù)合。本發(fā)明提出的多層奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼的復(fù)合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了15層金屬的直接復(fù)合，它是將馬氏體不銹鋼的強(qiáng)度和硬度與奧氏體不銹鋼優(yōu)良的塑韌性及耐蝕性結(jié)合起來(lái)，制備出綜合性能優(yōu)越的不銹鋼復(fù)合板材。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種多層不銹鋼金屬?gòu)?fù)合板的軋制方法。

本發(fā)明是多層不銹鋼金屬?gòu)?fù)合板的軋制方法，將多層不銹鋼板材進(jìn)行疊軋復(fù)合而成，實(shí)現(xiàn)了多層金屬的有效結(jié)合，其步驟為：

（1） 板材的選取和裁剪尺寸：選取強(qiáng)度為550~850MPa，退火態(tài)和硬度為180~270HV，退火態(tài)的第一種馬氏體不銹鋼作為復(fù)合板的中間層；又在中間層的上下表面依次疊放奧氏體不銹鋼和第二種馬氏體不銹鋼；

（2） 板材表面處理：將裁剪好的板材，先用配成預(yù)設(shè)比例的硝酸、鹽酸水溶液除去氧化物，

再用鋼絲刷和砂紙對(duì)表面進(jìn)行打磨，完全處理掉板材表面的氧化物，增加表面的摩擦性，最后再用丙酮和酒精清洗表面；

（3）組坯焊接：將清理好的板材疊放好，將疊好的板材固定，然后利用氬弧焊自熔的方法對(duì)四周進(jìn)行固定焊接；

（4）軋制：將焊接好的疊放板材，放入箱式加熱爐中進(jìn)行隨爐加熱；加熱溫度控制在1130~1300℃，進(jìn)而通過(guò)調(diào)節(jié)道次壓下量13~40%和軋制道次3~10次進(jìn)行軋制；

（5）后續(xù)熱處理：對(duì)軋制后的復(fù)合板進(jìn)行去應(yīng)力退火，然后進(jìn)行淬火+回火得到性能良好的多層不銹鋼軋制復(fù)合板材。

本發(fā)明的有益效果是實(shí)現(xiàn)多層（15層以上）不銹鋼板材的對(duì)稱(chēng)軋制，熱軋后的板材最大抗拉強(qiáng)度可達(dá)1050MPa左右，抗彎強(qiáng)度可達(dá)3500MPa左右?？筛鶕?jù)軋制后板材厚度的要求選取不同道次或者不同壓下量的軋制工藝。特別采取三道次+四道次+三道次的分段式軋制，保證了軋制板材在軋制過(guò)程中具有較低的變形抗力，同時(shí)保證了開(kāi)軋溫度和軋后的溫度。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了板材在長(zhǎng)度方向尺寸劇烈增大，經(jīng)十道次軋制厚的板材延伸系數(shù)可達(dá)5.5左右；而寬度方向尺寸增加微小，寬展系數(shù)接近1.0。故該發(fā)明適合制作長(zhǎng)薄型復(fù)合板。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)時(shí)間短，復(fù)合板質(zhì)量性能穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明復(fù)合板組坯結(jié)構(gòu)圖，圖中1、中間第一種馬氏體不銹鋼，2、奧氏體不銹鋼，3、第二種馬氏體不銹鋼；圖2是本發(fā)明復(fù)合板坯四周焊接示意圖；圖3是本發(fā)明復(fù)合板坯四周焊接后的焊縫示意圖；圖4是本發(fā)明利用二輥軋機(jī)進(jìn)行復(fù)合軋制的示意圖，圖中4、上軋輥，5、下軋輥，6、復(fù)合板；圖5是本發(fā)明經(jīng)軋制后的板材實(shí)體圖；圖6是實(shí)施例子中軋制溫度為1180℃，經(jīng)過(guò)三段式（三道次+四道次+三道次）熱軋后得到的15層馬氏體/奧氏體不銹鋼復(fù)合板的金相組織圖；圖7是本發(fā)明整體的實(shí)施流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是多層不銹鋼金屬?gòu)?fù)合板的軋制方法，將多層不銹鋼板材進(jìn)行疊軋復(fù)合而成，實(shí)現(xiàn)了多層金屬的有效結(jié)合，如圖7所示，其步驟為：

（1） 板材的選取和裁剪尺寸：選取強(qiáng)度為550~850MPa，退火態(tài)和硬度為180~270HV，退火態(tài)的第一種馬氏體不銹鋼作為復(fù)合板的中間層；又在中間層的上下表面依次疊放奧氏體不銹鋼和第二種馬氏體不銹鋼；

（2） 板材表面處理：將裁剪好的板材，先用配成預(yù)設(shè)比例的硝酸、鹽酸水溶液除去氧化物，

再用鋼絲刷和砂紙對(duì)表面進(jìn)行打磨，完全處理掉板材表面的氧化物，增加表面的摩擦性，最后再用丙酮和酒精清洗表面；

（3）組坯焊接：將清理好的板材疊放好，將疊好的板材固定，然后利用氬弧焊自熔的方法對(duì)四周進(jìn)行固定焊接；

（4）軋制：將焊接好的疊放板材，放入箱式加熱爐中進(jìn)行隨爐加熱；加熱溫度控制在1130~1300℃，進(jìn)而通過(guò)調(diào)節(jié)道次壓下量13~40%和軋制道次3~10次進(jìn)行軋制；

（5）后續(xù)熱處理：對(duì)軋制后的復(fù)合板進(jìn)行去應(yīng)力退火，然后進(jìn)行淬火+回火得到性能良好的多層不銹鋼軋制復(fù)合板材。

本發(fā)明先根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行不同厚度軋制板材的表面處理、組坯焊接、進(jìn)行不同工藝參數(shù)的軋制復(fù)合，進(jìn)行后續(xù)的熱處理。特別組坯焊接的工裝以及工藝參數(shù)是保證軋制復(fù)合板材后續(xù)軋制出較高性能復(fù)合板材的前提條件；本發(fā)明利用氬弧焊自熔的方法，對(duì)依次疊放的板材進(jìn)行了四周焊接，對(duì)板材起到了有效的固定作用，避免了多層板材在軋制時(shí)發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，四周焊接可有效實(shí)現(xiàn)了多層金屬的復(fù)合。同時(shí)可避免板材結(jié)合界面在加熱過(guò)程和高溫軋制時(shí)發(fā)生大量氧化，從而提高了界面的結(jié)合質(zhì)量。軋制工藝參數(shù)以及熱處理工藝參數(shù)又是決定復(fù)合板材得到更好冶金結(jié)合和得到優(yōu)越性能的根本因素。

以上所述的多層不銹鋼金屬?gòu)?fù)合板的軋制方法，中間層所用第一種馬氏體不銹鋼是Cr13型，或者Cr17型，或者9Cr18，或者9Cr18MoV不銹鋼；第二種馬氏體不銹鋼在選用上和第一種馬氏體不銹鋼保持一致， 奧氏體不銹鋼是304，或者316，或者316L。

以上所述的多層不銹鋼金屬?gòu)?fù)合板的軋制方法，軋制加熱溫度分別控制在1250℃左右，即1130℃，或者1180℃，或者1250℃，或者1300℃，軋制速度為0.5m/s。

以上所述的多層不銹鋼復(fù)合板的軋制方法，根據(jù)軋制后板材厚度的要求選取3~10道次，其對(duì)應(yīng)的總壓下量為53~82%。

以上所述的多層不銹鋼金屬?gòu)?fù)合板的軋制方法，采取的是分段式軋制，即軋制十道次需進(jìn)行三道次+四道次+三道次的分段軋制。

本實(shí)例是選用3mm厚的馬氏體不銹鋼作為中間層，如圖1所示，兩側(cè)依次疊放1mm厚的奧氏體不銹鋼和1mm厚的同種馬氏體不銹鋼。首先將這三種板材統(tǒng)一裁剪成尺寸相等的板材，然后至于王水稀釋液中浸泡30min左右，取出后用清水沖洗干凈后用吹風(fēng)機(jī)吹干，接著用鋼刷和砂紙進(jìn)行打磨板材表面至光亮，最后用丙酮和酒精清洗表面。板材表面清理結(jié)束后根據(jù)圖1進(jìn)行組坯，其原始板坯厚度為17mm，組坯好以后利用氬弧焊自熔的方法，根據(jù)圖2、圖3和4對(duì)板坯四周進(jìn)行焊接。經(jīng)焊接好的板坯放入箱式加熱爐進(jìn)行加熱和保溫，然后根據(jù)控制軋制溫度和壓下量對(duì)板坯在二輥軋機(jī)上進(jìn)行多道次軋制，經(jīng)軋制后的板材空冷至室溫，然后對(duì)軋制態(tài)板材進(jìn)行取材研究，最后根據(jù)研究結(jié)果，選取880℃保溫5h隨爐冷卻完全退火+1020℃保溫15min水淬+250℃保溫2h低溫回火的熱處理工藝對(duì)軋制態(tài)復(fù)合板材進(jìn)行最終熱處理，提高使用性能。根據(jù)圖6顯示的結(jié)果，其制作過(guò)程為：將組坯好的板材放入箱式加熱爐中隨爐加熱至1180℃保溫40min然后進(jìn)行三道次軋制，道次壓下量分別控制在20~30%左右，軋制厚板材從17mm變?yōu)?mm左右。為了防止三道次軋制后由于板材溫度的降低帶來(lái)變形抗力的增加進(jìn)而增大軋機(jī)負(fù)荷，并且影響到界面進(jìn)一步的軋制復(fù)合質(zhì)量，故將三道次軋制后的板材，重新放入加熱爐中進(jìn)行加熱保溫15min，然后再進(jìn)行四道次軋制，道次壓下量分別控制在15~20%左右，軋制厚板材厚度變?yōu)?mm左右。隨后將軋制后的板材再重新放入加熱爐中加熱保溫10min，然后進(jìn)行三道次軋制，道次壓下率分別控制在35%左右，軋制后板材的最終厚度為3.46mm。總計(jì)對(duì)復(fù)合板材進(jìn)行了十道次軋制，其總壓下量為80%。