專利名稱：一種新型層壓鋼板及其制造技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程材料及其制造技術(shù)領(lǐng)域。
通過塑性變形來制備超高性能金屬內(nèi)生復(fù)合材料在國內(nèi)外已有十幾年的歷史。國外主要集中在超高強度銅基材料和鋁基材料方面。如Cu-Nb、Cu-Fe、Cu-Ag和Al-Li等易變形的有色金屬。八十年代末，美國Ames國家實驗室的Spitzs及其合作者通過冷軋法和冷拔法制備成Cu-N復(fù)合材料和線材，強度提高了兩倍多而導(dǎo)電性高于國際標(biāo)準(zhǔn)退火銅的70％。98年南韓的S.I.Hong和美國M.A.Hill報道了他們通過冷拉法制備的Cu-Ag超高強度導(dǎo)電材料方面的新進展。Spitzs等學(xué)者稱這類新型復(fù)合材料為‘塑性變形誘發(fā)金屬/金屬復(fù)合材料’(DISC材料)，‘原位復(fù)合材料’，‘內(nèi)生復(fù)合材料’和‘微觀復(fù)合材料’，而美國加州大學(xué)的K.T.V.Rao等學(xué)者仍將他們研制的這類Al-Li‘微觀復(fù)合材料’稱為AL-Li合金。可見這類新材料的稱呼仍未統(tǒng)一，至目前為止未見到Fe基DISC材料研究方面的同類報道。
這種DISC板的制備方法體現(xiàn)了‘界面設(shè)計’，‘織構(gòu)控制’和‘材料復(fù)合的原位反應(yīng)’等材料科學(xué)的最新成就。該板制造技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)鋼板軋制技術(shù)和控制軋制技術(shù)的主要特點之一是軋前坯料的組織狀態(tài)為溶質(zhì)適度過飽和的固溶體，對于鋼板，為馬氏體、回火馬氏體或下貝氏體，而傳統(tǒng)技術(shù)的坯料則為退火態(tài)；在多道次大壓下量的冷軋或溫軋過程中及軋后，對坯料都不進行退火處理；軋后需進行時效處理。研究表明，退火狀態(tài)的內(nèi)生復(fù)合效應(yīng)很弱，內(nèi)生復(fù)合效應(yīng)隨固溶體濃度升高而增強，但是，濃度過高坯料易于軋裂。與傳統(tǒng)層壓板的制造技術(shù)比，DISC技術(shù)的技術(shù)路線簡單，制造成本低，具有很高性能價格比。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有內(nèi)生層壓結(jié)構(gòu)的新型層壓鋼板及其制造技術(shù)，這種新型工程材料具有獨特的微觀的相互平等排列的層片狀復(fù)合結(jié)構(gòu)，其制造工藝簡單、生產(chǎn)成本低、力學(xué)性能優(yōu)越，適于制造壓力容器、高壓管道、板簧等工程構(gòu)件。
這種新型層壓鋼板及其制造技術(shù)，其特征是化學(xué)成份為C0.08～0.80％、Mn＜0.90％、Si＜0.38％、Cr＜1.30％、Mo＜0.90％、V＜0.36％、P＜0.03％、S＜0.03％，其余為Fe；制造工藝是在軋制之前，將上述成份的單層板坯的預(yù)備組織處理為馬氏體、回火馬氏體或下貝氏體，根據(jù)板坯的組織狀態(tài)和預(yù)期的性能指標(biāo)進行多道次溫軋、冷軋或者控軋控冷，使其總壓下量大于百分之五十；軋后進行時效處理，將強度、韌性的配比調(diào)整到預(yù)期指標(biāo)。
基于傳統(tǒng)金屬材料，特別是鋼板中某些‘有害’組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生和消逝的規(guī)律性以及弱界面的增韌效應(yīng)，本發(fā)明將‘界面設(shè)計’，‘織構(gòu)控制’和‘材料復(fù)合的原位反應(yīng)’等材料科學(xué)的最新成就應(yīng)用于超高強韌層壓鋼板復(fù)合結(jié)構(gòu)的設(shè)計，發(fā)明了這種具有內(nèi)生層壓結(jié)構(gòu)的新型層壓鋼板及其制造新技術(shù)，在薄板領(lǐng)域解決了超高強度鋼低應(yīng)力脆斷這一世界難題。
這種新型層壓鋼板及其制造技術(shù)的特點是一、平行于板面的微觀層片狀內(nèi)生復(fù)合結(jié)構(gòu)取代了傳統(tǒng)層壓板的宏觀層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)。這種微觀層片狀內(nèi)生復(fù)合結(jié)構(gòu)是在軋制過程中自發(fā)形成的，研究表明，其物理本質(zhì)為(100)板織構(gòu)均勻分散地嵌于(111)織構(gòu)基體中而形成的，層間弱界面為(100)解理面。這種弱界面的結(jié)合強度隨軋制壓下量增大而減小，隨時效溫度升高而增強，因此，改變壓下量和時效參數(shù)可將該板的強度和韌性調(diào)節(jié)到預(yù)期的指標(biāo)。
二、由于弱界面的增韌作用，該板裂紋體試樣的拉伸力學(xué)行為與光滑試樣的類同，裂紋面積小于試樣橫截面14％時，流動應(yīng)力與光滑試樣的相當(dāng)。該板屈強比大于98％，延伸率大于10％，斷面收縮率為35-50％，應(yīng)力腐蝕斷裂門檻值與斷裂韌度之比大于85％，從室溫到零下一百九十六度無延脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。
三、傳統(tǒng)層壓鋼板是由多層薄板經(jīng)軋焊、釬焊或爆炸焊復(fù)合成的，而DISC板則不然，是由單層中厚板經(jīng)軋制制成的，工藝簡單，生產(chǎn)成本低，性能好，可靠性(安全性)和性能價格比等方面都比傳統(tǒng)層壓板有很大突破。前者是將薄板外表面轉(zhuǎn)化為宏觀內(nèi)界面，而后者是在均質(zhì)材料中原位生出微觀弱界面。
該專利技術(shù)不僅應(yīng)用于低碳鋼、中碳鋼還應(yīng)運用于鋁合金、銅合金和鈦合金。
權(quán)利要求
1.一種新型層壓鋼板，其特征在于化學(xué)成份為C 0.08～0.80％、Mn＜0.90％、Si＜0.38％、Cr＜1.30％、Mo＜0.90％、V＜0.36％、P＜0.03％、S＜0.03％，其余為Fe；制造工藝是在軋制之前，將上述成份單層板坯的預(yù)備組織處理為馬氏體、回火馬氏體或下貝氏體，根據(jù)板坯的組織狀態(tài)和預(yù)期的性能指標(biāo)進行多道次溫軋、冷軋或者控軋控冷，使其總壓下量大于百分之五十；軋后進行時效處理，將強度、韌性的配比調(diào)整到預(yù)期指標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明屬于工程材料及其制造技術(shù)領(lǐng)域。這種新型層壓鋼板，其特征是將化學(xué)成分為C0.08～0.80%、Mn< 0.90%、Si< 0.38%、Cr< 1.30%、Mo< 0.90%、V< 0.36%、P< 0.03%、S< 0.03%、其余為Fe的單層板坯，軋前預(yù)備組織處理為馬氏體、回火馬氏體或下貝氏體，根據(jù)板坯的組織狀態(tài)和預(yù)期的性能指標(biāo)進行多道次溫軋、冷軋或者控軋控冷，使其總壓下量大于百分之五十；軋后進行時效處理，將強度、韌性的配比調(diào)整到預(yù)期指標(biāo)。該板具有獨特的內(nèi)生微觀層片狀復(fù)合結(jié)構(gòu)，性能優(yōu)異，在超高強度水平，沒有低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象。適于制造壓力容器、高壓管道、板彈簧等工程結(jié)構(gòu)件。
文檔編號B21B3/00GK1237490SQ9910690
公開日1999年12月8日 申請日期1999年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月16日
發(fā)明者荊天輔, 張靜武, 付萬堂, 肖福仁 申請人:燕山大學(xué)