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轧制型复合钢板(摘译)

作者:电竞app 发布于:2020-11-19 20:27 点击量:

  太钢 译文 董 爱 , (\ 尾 . 计1 , I 信 c 有《 } 轧制型复合钢板( 摘译) 隧 译 张建 校 平 维普资讯 . 。 / 弓1 r 弓 竹 复 合钢 板 其 最 初 的制 造是 在 3 0年 代 初 由 I C 公 司 和 L K S公 司 制造 的镍 N O UC EN 复合钢板 。 后 开 发 了 不锈 复 合 钢板 。 14 其 93 年 制定 了 复合 钢 标 准 AS TM。近 几 年 来 , 由 于复合技 术 的进 步 和对其 优 异性能 的认识及 在 成本方 面 呈 现 出 的优 越 性 , 使被 用 于 复 层 材 料 的种类扩 大 到 Nic 、 、 i 、 uAIT 及 它们为 降低壁 厚及 减轻 整 体重 量。 另 外 , 复 层 材 将 用于 由氯 化物 引起 应 力 腐蚀 裂 纹 的 场 合。 复 层材/ 材 界 面 有 使 龟 裂 传播 停 止 的 优 点 。 母 曾报道 过. 用此优 点不锈 钢复 合 钢板 用 于 利 热 水罐 , 可抑 制造纸 设 备和 纸 浆 燕 煮锅 等 抑 制的应力腐 蚀 裂 纹。 此外 , 碳 钢 作 母 材 的 将 复合 钢 , 由于其 比不 锈 钢 的实 心 型材 导 热 系 数 好, 控制反应器 温度 的观 点看 , 从 也有 许多 有 利的特性 。 表1 复台板 复层材 种类 及其应 用例 基的合盘等 各种 金属. 且用途也很 广泛。 而 薄 复合板 主要 用 于制 作 电磁灶 用 锅 、 池等 浴 民用品和 以 复 合 材 制 造 的 桥 梁 等 土 木 建筑 上; 厚复 合板 已从 石 油精 炼 和 化学 等 各 种 设 备 的反应 容器 、 化学 罐车 、 线性 电动机 的反 冲 板和水 门等化学 设 备 及造 船 、 输 扩 展到 土 运 木 建筑, 其用量 也确 实在增 加。 本文 拟在叙 述 复 合 钢 板 的 种类 , 征和 特 使用例 的 同 时, 中对尺 寸和 制造 方法 均 优 集 异的 轧制复 合板 中 被广 泛 利 用 的厚 复 合 板, 从轧翩法 制 造 复 层 材及 控 制 材 材 质的观 点, 介绍 制造方 法 及 特性 。 另外 , 叙述 今 后 的发 展方 向。 复合板 的分 类 ’ 1 .复合 钢板 的种 类及 其用途 表 1为按复 层材 钢种制 作的 复合板 的分 2 .复合 板按制 造方法 的分类 图 1为主 要 的厚 复 合 钢板 的 制 造 方 法。 复合 轧制法可利 用厚板 轧机大 量生产大 型 钢 板, 但坯料 的复合 是 复 杂 的工 序 。板 坯 复 合 类、 应用例及市场状况。大多 数复合钢板 主 要 着重 的是相对 于实心 型材 ( 对复合材 . 指无 垢材 ) 的成 本低 和复 层材 的耐蚀性 。 复合钢 板除 成本低 和有 复层材 的耐 蚀性 外 , 期待 用 复 合化 发 挥 出新 的特 性 如 反 还 应容器 , 由于应 用 比不锈 钢 有 高允许 应 力 的 有图 2所 示 的 方 法 , 开 式 或半 夹 层 方 式 。 即 由于存在 着母 材与 复 屉材 的 变形 抗 力差 . 在 轧制及热处 理 时存 在 翘 曲等 问题 。 夹 层方 故 式需要合适 剥 离 剂。 此外 。 有 在板 坯 加 热 还 碳锕 和 c— M0钢 为 母 材 的 复 合钢 板 , r 可以 及热 轧时形成脆 化层导致 结合强 度 降低 的 阿 维普资讯 19 9 8年 第 4期 题 。但 目前 一 由于 后述 技 术 的开 发 , 已将 钛 、 复合及极厚 母 材 的复 合 , 使用 其 他 制 造 方 ’ 即 为首的许多难接台材成功地进行了复合。 () 1 轧倒按 {) 2 浇培轧御{ 击 {) 3 爆炸法 法的复台钢, 由于组合后复层材需修补等 . 实 质上也多 属该方法 。不 受母材形 状和 厚度 的 爆 夏 材 炸 旱 影响, 但母 材 的 稀 释 、 缝 的形 状 需 严 密 控 焊 制。 l塑 / 竺 l J 面 精羹 轧 制型复 台板 的生 产制 造 轧制型复合板的产量随其在石油化学和 I 海 淡化 、 水 设备 化学罐车 领域的 应用和 发展 逐渐增加. 对于要求母材/ 复层材的接台性、 复合板 , 为满 足这 些要 求需控制 其制 造条 件 。 图 3 出轧制 型复合板 的制造工 艺流 程 。 示 母材 复屉材( 不钨 钢 ) 复层材( 非铁 ) , — — F / 复层材的耐蚀性和母材强度、 / 韧性等特性的 图 l 厚 复 台板 的 制造 方法 夹方( 东 式 式 台式 层 式 替 导 开 组方 划 一 . 授 fj 掌 冉材 、 、 捍 浇 铸轧制 法是 将 复 层 材 做 心 材 . 其周 在 围铸进母 材. 随后 进 行 轧 制生 产 复合板 的方 法 。力 图简化 板 坯 复合 工 艺 , 存 在融 点 差 但 而 制约母材 和 复层 材复合 及 因表 面氧 化造成 接 合强 度下降 等问题 。 爆 炸法是用 爆炸 方式 在母材 和复层 材瞬 间 j 时使两金 属接 台的 方法。 与轧 制法不 巾撞 同. 控制接 台 面 的脆化 层 形 成, 可 因此 . 择 选 图 3 轧制复 台板的制造工艺流程 复层材 的 自由度 大 , 在难 接 合 材 和 板厚 复 合 钢 板 的生产 中 , 炸法好 , 存在药物 的利用 爆 但 问题 以及 制造 长尺寸 钢板 的课题 。 1 .复合板坯 的组合 复合 坯的组合 , 从接合强 度 的观 点看 , 其 ①复层 材 和 母榜 等各 坯 材 复合 面 的 表 面 性 状; ②接台 界面的高真 空化 ; 中问材的 选择 ③ 等 都是重要 的 因素。 堆焊 法是 用埋 弧焊 、 渣焊 等方法 , 母 电 在 材 上焊 敷复层 材 的方法 。用 于构造 体成形 的 维普资讯 太 钢译文 图 4表示 用 无镍 中 间材 的复 合坯组合生 ?5 5 材的最台适 坯料 加热温 度 不一样 , 钛复 合 如 产不锈钢复 合 板 时. 复层 材接 合 面的 表面 其 性状对剪 切强 度 的 影响 。髓表 面性 状 恶化 , 剪切强 度稍有降 低, 但基本不 影响冷轧接台 在用轧制 法生 产 复合 板时 , 因坯料 的变 形量 极大 . 所以可 以认为表 面性 状的影响会 变小。 板比碳钢的 通常 坯料加 热温 度低 得 多. 低 在 的坯料加热 温度 下热轧 时. 若得不 到所 需 的 接合压下 . 低温 加 热 的 复层 材 就 难 以接 舍。 而近几年来 , 由于 下述 的轧机 改善 和轧 利 条 件的最佳化 , 也能用轧制法制造复合板。 压下 比及轧程是 影响接 合强度的重要 因 素, 如图 8 所示 . 由于 坯料加热 温度在 12 K 53 有良好的 剪切强度 , 全压 下比应为 2 故 -3以 上, 在低 温的 17 K 应 有 比 3 33 ~4更 大 的 全 压下 比. 者, 低温强 压下 再 “ 及用高功 率轧机 使之轧程 最佳 化, 能 用轧 制法 制 造难 接 合 就 的钛 复合板 。如 图 9 示 , 以往 的轧 机 和 所 用 轧制法. 能给予使 位于 复 台坯厚 度 中央 的 不 复层材钛接合所 需的压下 。另外, 低速 强 用。 图 4 复 层 材料 的 表 面粗 糙度 对 剪 切强 度 的影 响 压下 轧制 , 由于 复层材 发生 充分塑 性 变形 , 剪切力作 用在复层材/ 母材界面上, 充分 引 能 起新生面的形成 . 故可得到 图 1 0那样稳定 而 且高的接 合强度。 另外 , 在轧 制法上, 坯料加热 时接合 面产 生氧化, 将给接台 特性以不 良影响。因此, 在 复合 坯料的组 合 中, 必须 使复 层材和 母材 问 的间隙高真 空化 。 曾报道过 高真空处理不锈 钢复合板时 , 只要在接台 面不形成铬 氧化物 , 就 可得到 良好 的接台性能。 2 .复合 轧制条件 从接合强度 和复层材及 母材的材料特性 看。 复合轧制 中①坯料加热温 度 ; ⑦压下 比及 轧程 ; ③控制轧 制的条件等 都是重要的因素 在复合 轧制 中, 多数 场合 下复 层材 和母 l 8 垒 压 下 比对剪 切强 度 的 影响 苎 j 甩 机时 实 芝 低 强 轧 ? 的 坯 度 建 以往 的 轧制方 祛 7—一 . 一? : 舅厚 榧 板 坯厚 度 l 复 晨 l的 变形 抗 力 M: | 豳 9 低速 强 压下 燕的 概 念 维普资讯 5 ? 6 19 98年第 4期 也 要求复 层材 的耐 蚀性和 母材 的韧性 。部 分 轧制法采 用基 于加工 热处 理技 术 ( hr — T emo mehncl o t l rcs, ca i nr o e 以下 称 TMC ) aC o P s P 的 宣 ● 控 制轧制 有时 也 可达 到 。图 1 示 以往 方 1表 法和利用 T P轧制时的 加工及 热滞 后。 MC () 以往 轧制 条件 ;b 是 改 善 复 层材 耐 蚀 a是 () 性 的轧制条 件 ;c 是 改 善接 合 性 、 层 材 耐 () 复 蚀性及 母材韧性 的 轧制 条件 。为改 善接合性 应 像() c那样在 高温 时进 行强 压下 ; 为改 善复 图 1 用“ 0 低速强 压下 轧制法 制造 的 钛复舍 板各 部位 的剪切强度 矗 矗 蕾 层 材的耐蚀性应 像( ) C那 样控 制敏 化 的 b 和() 高温 轧制 精 整和 其后 的 急速 冷 却 ; 改 善 母 为 材 的韧性 应用() c那样的 低温 压下, 使结 晶粒 微细化等 都是有效 的方法 。 如前 所述, 合板 要求 其接合 性能 . 复 当然 低建 强 压 下 轧 制 ( 高接音强度) 提 赠 、 鲁 ∞葶蚺 ∞} 亭口 ☆ 控 材 加 连 持 却 【 c , 图 l 以往 J H挖制轧制法的 比较 : \ 高 复层材耐蚀 性) 下 面叙 述 利 用 TMC P法 生产复 合 板 的 而且 . 这些 技术也 被应用 于制造高 N 合 金复 j 合板 . 轧制 型 复层 材 的 多 品种 化和 高 性 能 对 化作 出了贡献。 事例 , 按 图 1 ( ) 示 的热 加工 模 拟 实验 如 2略 所 结果 . 可认 为 S 1 US36的 冷 却速 度 为 1 / . Ks 最终道 次 的温度 低 于 1 2 K 时, 23 有碳 化物 析 出。最终 可 由控 制 轧制精 整温 度和其后 的冷 却速 度控 制敏 化 , 到高 的耐蚀性 。 另外, 得 进 行 如 图 1 () 示 的 第 二 次 进行 控 轧 . 如 1c 所 及 图 1 所示使第二次压下率上升, 3 都会降低夏 氏i 中击试验 及 落 锤试 验 的 转变温 度 , 善 母 改 材 的韧性 。基 于这些 看法 , 制造 的 S 1 L US3 6 复合 板及 S 1 L复合 钢管 的机 械性 能 和 US36 耐蚀 性如 表 2及 表 3所示 。 由于 将 TMC P用于制 造 复合 板 . 故可 生 产复层 耐 蚀性 、 母材 韧 性 都 良好 的 复合 板。 图 l 第二次压下 比和母材韧性 的关 系 3 维普资讯 太 钢 译 文 ?5 ? 7 3 .固溶 化热 处理 型复 合板 按复 合材 的种 类, 用 T P技术 的 敏 仅 MC 化不 可能得 到 充分 的 耐蚀 性 . 往需 固溶 化 往 热处理 。在 高 温 的 固溶 化 热 处 理 中, 生母 产 复合板母材 上可能 出现强 度与韧性 的 矛盾 。 材晶粒 粗大化 , 韧性 降低 。在 以高 温 固 溶 使 化热 处理 为前 提 生产 复 合板 时 . 改 善韧 性 要 及使之 高 强 度 化 , 使 母 材 低 碳 化 , 应 并调 整 Mn C 、 、 o V、 、 u NiNI 、 Mo等 添 加 元 素 。 在 1 7 K 加热后 水冷 , 行 固 溶化 处 理 的复 合 23 进 板. 其碳 浓度 与 夏 氏冲击 试 验 转 变温 度 的 关 系如图 1 。因 低 碳 化 和 微 合金 化 使 之成 为 4 微细的 铁素体 + 贝氏体 组 织 , 溶化 热 处 理 固 表2 图 l 用 低碳化提高母材的韧性 4 S S3 6L 3 1 U 1 / M4B复 合板 的机械性 能及 复层材 的耐 蚀性 1 R=0 5 的试 验 ) .t 2 JSG 5 8 1 %F C ?H O+12 规 定 HC,2 K.64 ) I 0 7 0 e  ̄ 6 2 ]0 13 3 8 .k s 3 JSG 0 7 ) I 55沸腾 S , u O 溶液 ,761,t O 一C S  ̄ 5 . 【 I 弯曲。 s 4 沸腾 2 %N C 溶掖 . ) 0 a] 畏渍 I0 k .R弯 曲 8 0 s8 表3 S S36 / P6 复合钢管的机械性能 U 1L A I 5 X 高性 能轧 制型 复合板 的特性 本节将 叙述 在 整个 复 合 钢 板 产 品 中, 以 二捉 加工 性 及焊 接性为 中心 的施工 技术及 轧 制 型复 合板 的特性 。 复合钢板在 作 为反 应 容 器使 用 时. 时 有 藉要进行 图 l ( 所示封头那样 的苛 刻加 5 略) 工 。表 4是从 加工性方 面评价 封头加 工产 品 的接 合强 度 。将 不 锈 钢 及 6 %Ni 3 5 - 2%C u 合金 复合板 经冷 冲压 、 冷旋 压及 热 旋 压 加 工 成封 头, 在封 头加 工 中 皆看 不 到 复层 材 的 剥 1 .轧制 型 复合钢 板 的二次 加工 性 维普资讯 5 ? 8 19 第 4期 98年 工会 降低 剪 切强 度, 以制 造 方法 仅 局 限 于 所 离, 品显示 了高 的剪 切强度 . 产 确认 了轧 制型 复合板 的优 良加 工性 。但是 . T 复合 板那 像 i 样, 剪切强 度 依赖 于脆 化层 的情 况下 . 国热加 冷加工 或温 加工 。像 这 样从 接 合性 、 层 材 复 及母材 的特性考 虑 . 工有时 会受到 限制 。 加 表4 复合板封头加工材的特性 1 6 %Ni 2 ) 5 一3 %C u 2 JSG6 1 1 I 0 0 2 .轧制 型 复合板的 焊接性 切割性 、 热循 环 性 、 孔 加工 等。例 如 , 耐 穿 在 不管用什么方法 生产的复合板. 都要从 焊接上考虑母材及复层材的特性、 接合性等, 需要使关 系到 稀 释 率 和 热 影响 的坡 口形 状 、 焊接材 料 、 接 顺 序 、 热 等 焊 接 条 件 合 适 焊 吸 化 。如 在焊 接 S 0 US34复 合钢 时 . 稀释 形 当 成马 氏体组 织 时 . 产生低 温裂 纹的危 险 ; 有 而 T 复合板 , ; 琏坡 口复层 材 的 稀释 量 和吸热 条 件, 当热 影响 部达 到复 层材界 面时 , 形成脆 会 化层 . 这就 担 心接 合强 度 下降 。 进行钛复合板的等离子切割时, 从对接合 界 面的 热影响 出发 , 注意从 母材侧 切断 , 应 在切 断后 端面的复层 材稀释 物等事 项。 今后的 轧制型 复合板 1 .需求动 向和今 后的预 测 作 为在轧制型 复合板 中的复层 材料 的需 求动 向. 已经广 泛 使 用的是 S 0 US3 4和 3 6 1 ? 系。含高镍 的 uN 80 SN 094和 N 0 85 锦 82 、 基合 金的 UNSN 126等 需 要的 增 加 也 太 07 有希 望。近 几年 , 发 者研 究 了 不锈 钢在 建 开 筑 领 域 的 应 用 ; 不 锈 钢 协 会 标 准 ( AS 在 S 表5 和表 6表示了 3 6 1 L复合板 的对焊 条件和 连接 特 性 。 拉 伸试 验 是 母材 玻断 , 即 使弯曲试验也未产生 复层材剥离, 具有高的 接合特 性 ; 由此 吸热 条件和 最佳的稀 释量 . 就 可以得 到 良好的焊 接 特性 。 3 其 他 的特性 . 6 1中规定 了机 械性 能 等 ; 着在 桥 梁等 土 0) 接 木建筑领域 有 了应 用不锈钢 或钛 复合钢板 的 动向, S 0 、1, 海水不 锈钢 及钛 的 对 us34 36耐 在 复合板 加 工、 工、 施 使用 时, 需 留意 必 复合钢板是用复层材料来确保耐候性 . 用母 维普资讯 太钢 译文 .5 . 9 表6 . 焊 接处 的机械性 能 结 柬语 兰苎 竺 破 断 位 置 弯曲试验 ( =2 ) R t TS MP , a 55 1 母材 好 本文在 介绍复合板 的种类 和应 用例 的 同 时, 以轧制型厚复合板的复合板珏组合方法 和控制复层 材及 母 材 特性 等 制造 技 术 、 蚀 耐 性 、 工性及 焊接 性 等 产品 特性 为 中心 进 行 加 了说 明。现在 轧 制型 复 合板 的 复 层材 , 系 铁 已不限于常用 的 S 0 US3 4和 36等 , 大 到 1 扩 材来 确保耐 震性 等 建 筑钢 材 的 特性 , 这 正是为 了兼 用母 材及 复 层 材 的 特性 。另外 , 对大家极其关心的有关环境问题的捧气处理 设备 , 为针 对强 酸的 耐蚀材 料, 作 目前正 大量 使用舍高镲 合金和镍 基合 金: 也期望能在该 领 域增 加复合 板 的应用 。 2. 技术 开发 的 动向 随着 期望 复 合板 在新 领 域 的 应 用, 求 要 进 一步 的技术 开发 , 特别是 扩大尺 寸 , 向新的 30钼塑不锈钢、 N 82 等高合金和 1 U SN 08 5 双相不锈钢; 非铁系已用 U SN l2 6 N 07 和钛 等 , 母材也 从通 常 的 4k 、0 g级 钢 扩 大 而 0 g5 k 到铬 一钼钢和 A I 6 P 5等 高附加值 钢材。 X 随着复层材、 母材及接合性 的性能改善带来 的轧制型复合板的进步, 在复层材料的选 择 范 围广泛, 有利 于极 厚钢板 复合 的爆 炸 型 , 包 括补修焊接在由的堆焊焊接型, 复合板也伴 随技术 开发 。 其性 能 得 到 了 进 一 步 的 改 善 。 今后, 复合板将在 化学设 备、 源和土 木建 筑 能 等领域扩 大用途 , 并期待着 进一 步的发 展。 复层材料挑 战以及提高母材、 复层材接合等 性能。如反应容器, 从减少焊缝考虑 . 希望扩 大复合钢板的尺 寸。另外, 为开发新的复层 材料 , 必须开发 具 有与单 体材 料相近 的特性 , 而且适用于复合的复层材料。再者, 在能 源 和土木 建筑 领 域 . 求母 材 有酣 震性 及 低 温 要 韧性等特性。为使轧制型复合校今后能扩大 应用, 必莆解决 这 些课题 。 译 自( ’ 日本金属 学会会 报) 日文】96年 9期 ( 19

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