一種不銹鋼/碳鋼雙金屬槽鋼的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及金屬材料及冶金乳鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種不銹鋼/碳鋼雙金屬槽鋼。
【背景技術(shù)】
[0002]槽鋼是截面為凹槽形的長條鋼材，屬建造用和機(jī)械用碳素結(jié)構(gòu)鋼。槽鋼在現(xiàn)代各行各業(yè)中被廣泛使用，主要應(yīng)用于車輛制造、橋梁建設(shè)、化工設(shè)備、建筑領(lǐng)域等行業(yè)，往往與工字鋼配合使用。碳素結(jié)構(gòu)鋼一般情況下都不經(jīng)熱處理，而在供應(yīng)狀態(tài)下直接使用，因此普通槽鋼在使用方面存在易生銹、易腐蝕等缺陷，尤其在酸性潮濕環(huán)境中，嚴(yán)重影響到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用壽命和安全性。
[0003]基于上述原因，現(xiàn)有技術(shù)中，大量使用由不銹鋼原料制成的不銹鋼槽鋼，其中，不銹鋼是在空氣或化學(xué)腐蝕介質(zhì)中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼。由于不銹鋼具有良好的耐腐蝕性，所以使用不銹鋼槽鋼能使結(jié)構(gòu)部件永久地保持工程設(shè)計的完整性。
[0004]目前，不銹鋼中的主要合金元素是Cr，只有當(dāng)Cr含量達(dá)到一定值時，鋼才有耐蝕性，因此不銹鋼一般Cr含量至少為12%，同時為了使不銹鋼具有更好的耐晶界腐蝕性，不銹鋼中還需要含有附、1^11、1他、10以及5丨等貴金屬元素，但是，這樣在制備不銹鋼槽鋼時會消耗大量貴重金屬，導(dǎo)致工程材料成本高。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型實施例中提供了一種不銹鋼/碳鋼雙金屬槽鋼，以解決如何在確保所用槽鋼滿足工程質(zhì)量要求的前提下，最大限度的降低工程材料成本問題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型實施例公開了如下技術(shù)方案:
[0007]—種不銹鋼/碳鋼雙金屬槽鋼，所述雙金屬槽鋼本體包括外層不銹鋼層和內(nèi)層碳鋼芯，其中:
[0008]所述不銹鋼層包裹在所述碳鋼芯的外周，所述不銹鋼層的內(nèi)壁與所述碳鋼芯的外壁緊密結(jié)合，且所述不銹鋼層和所述碳鋼芯的結(jié)合界面為冶金結(jié)合界面。
[0009]優(yōu)選地，所述碳鋼芯包括含碳量<0.25%的碳結(jié)鋼芯或低合金鋼芯。
[0010]優(yōu)選地，所述不銹鋼層的重量為所述雙金屬槽鋼總重量的8%_30%。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述不銹鋼層包括Cr-Ni系奧氏體不銹鋼或Cr-Mn-Ni系奧氏體不銹鋼。
[0012]優(yōu)選地，所述不銹鋼層包括304不銹鋼、316不銹鋼或316L不銹鋼。
[0013]優(yōu)選地，所述不銹鋼層的厚度為所述雙金屬槽鋼腹板厚度的5%_18%。
[0014]由以上技術(shù)方案可見，本實用新型實施例提供的一種不銹鋼/碳鋼雙金屬槽鋼，所述雙金屬槽鋼包括外層不銹鋼層和內(nèi)層碳鋼芯，所述不銹鋼層包裹在所述碳鋼芯的外周，所述不銹鋼層的內(nèi)壁與所述碳鋼芯的外壁緊密結(jié)合，且所述不銹鋼層和所述碳鋼芯的結(jié)合界面為冶金結(jié)合界面;且所述不銹鋼層和所述碳鋼芯的結(jié)合界面因為有通過坯料的過盈配合、高溫加熱以及乳制壓力作用，可以形成為結(jié)合強度高、工藝性能優(yōu)良的冶金結(jié)合界面。本實用新型采用碳鋼芯和外層不銹鋼層結(jié)構(gòu)的雙金屬槽鋼來替代現(xiàn)有技術(shù)中的不銹鋼槽鋼，在保證槽鋼抗腐蝕特性的前提下，還可以節(jié)省不銹鋼材料，大大降低工程成本；同時，相比普通不銹鋼槽鋼，本實用新型所述雙金屬槽鋼可以有效提高強度。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本實用新型實施例提供的一種不銹鋼/碳鋼雙金屬槽鋼基本結(jié)構(gòu)示意；
[0017]圖2為本實用新型實施例提供的一種雙金屬料坯的軸向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本實用新型實施例提供的一種雙金屬料坯的橫向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本實用新型實施例提供的另一種雙金屬料坯的橫向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖1-4中，具體符號為:
[0021 ]丨-不銹鋼層，2-碳鋼芯，3-不銹鋼鋼管坯料，4-碳鋼芯坯料。
【具體實施方式】
[0022]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0023]參見圖1，為本實用新型實施例提供的一種不銹鋼/碳鋼雙金屬槽鋼立體結(jié)構(gòu)示意，包括外層不銹鋼層I和內(nèi)層碳鋼芯2，其中:
[0024]所述不銹鋼層I包裹在所述碳鋼芯2的外周，所述不銹鋼層I的內(nèi)壁與所述碳鋼芯2的外壁緊密結(jié)合，且所述不銹鋼層I和所述碳鋼芯2的結(jié)合界面為冶金結(jié)合界面。
[0025]本實施例中所述不銹鋼層I和所述碳鋼芯2的結(jié)合界面為經(jīng)過加熱以及連續(xù)熱乳后形成的冶金結(jié)合界面，這種冶金結(jié)合界面是所述不銹鋼層I和所述碳鋼芯2的界面間原子相互擴(kuò)散而形成的結(jié)合，其結(jié)合強度以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是機(jī)械結(jié)合所不能比擬的，有良好的工藝性能。
[0026]進(jìn)一步的，所述不銹鋼層I設(shè)置在所述雙金屬槽鋼的外層，充分的利用了不銹鋼材料的耐腐蝕性；同時，所述不銹鋼層I內(nèi)包裹有所述碳鋼芯2，碳鋼由于含碳量高，相對于不銹鋼具有高強度和硬度水平，相應(yīng)的可以有效提高所述雙金屬槽鋼的強度，并且碳鋼的價格比不銹鋼低，所述本實施例提供的所述雙金屬槽鋼與現(xiàn)有的不銹鋼槽鋼相比，在提高槽鋼強度的同時還降低了材料成本。
[0027]為了達(dá)到所述雙金屬槽鋼的防腐目的同時又盡可能的降低原材料成本，本實施例中，所述不銹鋼層I的重量為所述雙金屬槽鋼總重量的8%_30%，所述不銹鋼層I的厚度為所述雙金屬槽鋼腹板厚度的5%_18%，但并不限于上述數(shù)值范圍。
[0028]所述碳鋼芯2采用含碳量<0.25%的碳結(jié)鋼芯或低合金鋼芯，其中，碳結(jié)鋼與普碳鋼相比，具有良好的塑性和韌性，且有較高的綜合力學(xué)性能;低合金鋼為合金元素總量小于3.5%的合金鋼，低合金鋼是相對于碳鋼而言的，是在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了改善鋼的一種或幾種性能，而有意向鋼中加入一種或幾種合金元素，低合金高強度鋼的使用允許應(yīng)力比碳素結(jié)構(gòu)鋼高1.4倍，同時具有良好的成型性能和焊接性能，當(dāng)然，并不限于上述材料的鋼芯。
[0029]同時，不銹鋼的Cr-Ni系奧氏體不銹鋼防腐效果最好，因此，本實施例中所述不銹鋼層I采用防腐性能好的Cr-Ni奧氏體不銹鋼。
[0030]進(jìn)一步的，在Cr-Ni系奧氏體不銹鋼中，304不銹鋼是應(yīng)用最為廣泛的一種不銹鋼，具有良好的耐蝕性、耐熱性;316不銹鋼是繼304不銹鋼之后，第二個得到最廣泛應(yīng)用的鋼種，添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結(jié)構(gòu)，較304不銹鋼其具有更好的抗氯化物腐蝕能力，因此所述不銹鋼層I優(yōu)選采用304不銹鋼或316不銹鋼。當(dāng)然，對于防腐要求不高的應(yīng)用環(huán)境，也可以采用Cr-Mn-Ni系不銹鋼，當(dāng)然還可以也選用其它具有耐腐蝕性能的不銹鋼材。
[0031]本實用新型實施例還提供了雙金屬槽鋼復(fù)合成型工藝，具體包括以下步驟:
[0032]SlOl;將碳鋼芯坯料4裝入中空的不銹鋼鋼管坯料3形成雙金屬坯料，其中所述碳鋼芯坯料4和所述不銹鋼鋼管坯料3為過盈配合。
[0033]選用合適型號的碳鋼芯坯料4和不銹鋼鋼管坯料3，在原材料類型選擇方面，所述碳鋼芯坯料4采用含碳量S 0.25%的碳結(jié)鋼芯或低合金鋼芯，所述不銹鋼鋼管坯料3可以選用防腐效果好的Cr-Ni系奧氏體不銹鋼或Cr-Mn-Ni系奧氏體不銹鋼;在原材料形狀選擇方面，所述不銹鋼鋼管坯料3的內(nèi)徑形狀可以為圓形、方形等形狀，相應(yīng)的所述碳鋼芯坯料4的外徑形狀也為圓形、方形等形狀;在原材料尺寸選擇方面，因為不銹鋼是靠其表面形成的一層堅固細(xì)密的穩(wěn)定的富鉻氧化膜，防止氧原子的繼續(xù)滲入、繼續(xù)氧化，而獲得抗銹蝕的能力，所以對雙金屬槽鋼中的外層不銹鋼層有一定的厚度要求，但同時考慮保證雙金屬槽鋼的高強度以及工程成本，優(yōu)選地，所述不銹鋼鋼管坯料3的壁厚為所述雙金屬坯料尺寸的5%-18%，所述不銹鋼鋼管坯料3的重量為所述雙金屬坯料總重量的8%-30%。
[0034]在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對槽鋼的表面質(zhì)量作了規(guī)定，要求表面不得有裂縫，不得存在使用上有害的缺陷等，所以為了提高成品質(zhì)量，所述不銹鋼鋼管坯料3采用不銹鋼無縫鋼管，這樣可以有效防止所述不銹鋼鋼管坯料3在后續(xù)的乳制過程中表面產(chǎn)生裂縫。
[0035]為了使所述碳鋼芯坯料4的外壁能與所述不銹鋼鋼管坯料3的內(nèi)壁緊密結(jié)合，所述碳鋼芯坯料4和所述不銹鋼鋼管坯料3為過盈配合，考慮到最大過盈量所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力不允許超出屈服強度的限定以及本實施例中所選用的上述原材料類型，所述碳鋼芯坯料4和所述不銹鋼鋼管坯料3的過盈量為0-0.1_。
[0036]考慮所述碳鋼芯坯料4和所述不銹鋼鋼管坯料3之間為輕度過盈配合，本實施例中采用壓力機(jī)壓入法或冷裝法將所述碳鋼芯坯料4裝入所述不銹鋼鋼管坯料3中。其中，采用壓力機(jī)壓入法是可以采用油壓機(jī)裝。具體包括，首先根據(jù)過盈量以及配合長度等因素對理論壓入力進(jìn)行計算，設(shè)定油壓機(jī)所產(chǎn)生的壓力為理論壓入力1.5-2倍，然后在常溫環(huán)境下將所述碳鋼芯坯料4與所述不銹鋼鋼管坯料3進(jìn)行組裝。
[0037]為了能使所述碳鋼芯坯料4和所述不銹鋼鋼管坯料3最終能夠形成穩(wěn)固的冶金結(jié)合界面，將所述碳鋼芯坯料4裝入所述不銹鋼鋼管坯料3之前，還包括坯料清理的步驟，以提高兩者結(jié)合界面的潔凈度，具體包括，將所述碳鋼芯坯料4和所述不銹鋼鋼管坯料3分別依次進(jìn)行除銹、機(jī)械加工清理飛邊毛刺和清洗處理等步驟，最終使所述