為了減少不銹鋼和碳鋼熱軋復(fù)合時結(jié)合界面形成脆性化合物,提高復(fù)合板的力學性能,在軋制溫度為1 000、1 100及1 200℃,壓下量約為70%的條件下,進行了添加不同厚度純鐵中間層的真空熱軋復(fù)合試驗。通過光學顯微鏡、SEM觀察以及拉伸試驗等,研究了純鐵中間層對復(fù)合板界面微觀組織和拉伸性能的影響。結(jié)果表明,當加入不同厚度純鐵中間層時,同溫度下不銹鋼/碳鋼復(fù)合板拉伸性能都有不同程度的提高。并且在小于70%壓下量下,2mm厚度的純鐵中間層可以完全阻止碳鋼中的碳元素向不銹鋼側(cè)擴散,避免了碳鉻化合物的形成,使結(jié)合界面的組織得到改善,力學性能得到提高。 

【文章來源】：鋼鐵. 2020,55(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

組坯方式

復(fù)合板中沿軋制方向切取金相試樣并進行水磨拋光，用10%的鉻酸電解液對金相試樣的覆層金屬不銹鋼進行電解腐蝕，然后對碳鋼及純鐵使用4%的硝酸酒精溶液進行腐蝕，用JSM-IT500型掃描電鏡（SEM）和能譜分析儀（EDS）對試樣的結(jié)合面與拉伸斷裂面的形貌和元素分布進行分析。2 結(jié)果與分析

在軋制溫度為1 000、1 100、1 200℃，壓下量約為70%的條件下，采用不同厚度純鐵中間層所得復(fù)合板的微觀組織如圖3所示。對于碳鋼側(cè)，含純鐵和不含純鐵中間層的微觀組織類似，熱軋過程中碳元素從碳鋼側(cè)的高濃度區(qū)域擴散至低濃度的不銹鋼側(cè)形成滲碳層，而碳鋼側(cè)或純鐵側(cè)由于脫碳形成脫碳層[18-21]。從圖3中可以看出，從不加純鐵中間層、加1mm純鐵中間層到加2 mm純鐵中間層的試樣，其脫碳層厚度逐漸增大。在不銹鋼側(cè)還可以看出，不加純鐵中間層以及加1mm純鐵中間層的試樣在不銹鋼側(cè)都含有晶界顏色加深的現(xiàn)象，這種深色晶界形成原因為：碳元素擴散至不銹鋼側(cè)與不銹鋼中的鉻元素反應(yīng)生成碳鉻化合物，碳鉻化合物在臨近結(jié)合面滲碳層中的晶界處形成，試樣被電解腐蝕后在光學顯微鏡下體現(xiàn)為晶界的顏色加深。LIU B X等[22]認為，滲碳層的存在容易形成晶間隧道裂縫，從而導(dǎo)致該處的耐蝕性和抗疲勞性降低。如圖3所示，臨近結(jié)合界面區(qū)域碳鋼側(cè)的晶粒尺寸呈梯度分布，脫碳層的晶粒尺寸大于碳鋼基體，其原因是珠光體能在冷卻過程中有效地促進碳鋼中鐵素體的成核，因此，缺乏珠光體的脫碳層的晶粒尺寸難以細化。滲碳層中或不銹鋼側(cè)臨近結(jié)合界面區(qū)域的晶粒相比于遠離結(jié)合界面區(qū)域的晶粒很容易被細化，是因為鉻、碳元素相互擴散，在滲碳層中形成了碳鉻化合物。而碳鉻化合物垂直于結(jié)合界面向不銹鋼側(cè)呈梯度分布，晶界內(nèi)碳化物的釘扎效應(yīng)抑制了晶粒的長大，使其保持了細化的晶粒結(jié)構(gòu)[23]。因此，滲碳層的晶粒尺寸垂直于結(jié)合面向不銹鋼側(cè)呈梯度分布。從不加純鐵中間層、加入1mm中間層以及到加入2mm中間層，不銹鋼側(cè)深色的晶界區(qū)域越來越小直至完全沒有，即滲碳層中的碳鉻化合物的生成量越來越少。當純鐵厚度為2mm時，不銹鋼側(cè)沒有發(fā)現(xiàn)深色的晶界區(qū)域，這說明其已經(jīng)完全阻擋住碳元素的擴散且滲碳層中沒有碳鉻化合物的生成，如圖3(c）、（f）、（i）所示。

【參考文獻】：
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