專利名稱:包層合金基片及其制備方法
發(fā)明領域本發(fā)明涉及一種包層合金基片及制備這種包層材料的方法。本發(fā)明還涉及由包層合金基片制備的制品或含包層合金基片的制品以及還涉及制備這種制品的方法。
背景技術：
在某些要求兼有高強度和耐腐蝕的材料的應用中使用包層合金。具有良好強度和耐腐蝕的包層合金的常見實例包括用鎳或鎳基合金(即主要由鎳組成的合金)層在其相對面上包層的不銹鋼層。其中利用這類包層材料的應用包括化學容器、煙道、蓄電池、管材、熱交換器、用于油和氣的管道、化學試劑罐和炊具。不銹鋼層有較高的強度，而鎳或鎳基包層在所需條件下能耐腐蝕。使用這種鎳雙-包層的不銹鋼的優(yōu)點是該復合材料比某些高合金含量的超級奧氏體不銹鋼價更廉，并且鎳基合金具有類似的耐腐蝕性能。
該包覆工藝包括用單一包層包覆基片材料或用包層包覆基片相對的每一面。用于制備包層合金的工藝必須將一包層(單一包層)或兩包層(雙-包層)粘結(jié)到基片上，足以防止在使用條件下該包層的脫層?，F(xiàn)已知一些包覆方法。
一種已知的用于制備包層不銹鋼的方法描述于USP 4936504中。更具體而言，該′504專利描述了用各種材料包括銅、鎳和殷鋼(鐵-36％鎳合金)包覆不銹鋼的方法。通常，該′504專利描述的方法是將不銹鋼基片與包覆材料疊在一起，并再軋制成密實的卷材。該卷材在真空爐中于高溫下加熱持續(xù)時間，由此使包覆材料片擴散粘結(jié)到不銹鋼板上。當實施′504專利的方法時需要足夠的能量來運行真空爐設備及將卷材保持在高溫下一段持續(xù)時間，這就明顯增加成品包層材料的成本。
US 5183198描述了一種制備包層鋼板的方法，其中將不銹鋼或鎳合金包覆在鐵基基片上，該基片含0.020-0.06％的碳、0.5％或更少的硅、1.0-1.8％的錳、0.03％或更少的磷、0.005％或更少的硫、0.08-0.15％的鈮、0.005-0.03％的鈦、0.05或更少的鋁以及0.002-0.006％的氮(除非另有標明，該％均為重量％)。將包覆材料板和基片材料軋制成預定厚度的板。經(jīng)對該板的所有接觸面進行修勻、清潔和脫脂后，通過在兩片包覆材料板之間夾入鐵基基片材料板而制備成組合板坯。然后對該組合板坯的周邊進行封焊，并用真空泵除去板接觸面之間的空氣。再在1100--1250范圍內(nèi)加熱該組合板坯，并經(jīng)一次或多次軋制和冷卻步驟以粘固該材料并形成包層產(chǎn)品。這樣與使用真空爐的′504專利的方法相反，該′198專利涉及僅在包覆材料和基片材料的相對表面之間的間隙施加真空。
在另一用于制備包層材料的稱為爆炸包覆的已知方法中，應用爆轟炸藥的可控能量以在兩種或多種類似的或非類似的材料之間產(chǎn)生冶金接合。爆炸包覆是一種冷壓過程，其中由于兩金屬的高壓碰撞在待結(jié)合材料上的污染表面膜會從基片金屬上射出。在金屬板的高速碰撞中，在板之間形成噴射，并使有害于建立冶金接合的污染表面膜在噴射中吹除。經(jīng)噴射作用清除掉表面膜的金屬板在接近碰撞點所達到的非常高的壓力作用下在內(nèi)點處接合。在這領域發(fā)布過的早期專利包括US3233312、3397444和3493353。
上述已知的每一個包覆方法均需要應用真空設備或其它復雜的設備。此外，如′504專利的包覆方法受限于生產(chǎn)較薄尺寸的卷材產(chǎn)品，并在包覆操作前需分別對基片和包覆材料進行熱軋和冷軋以形成片形。對于爆炸包覆，該工藝通常是昂貴的并且勞動強度大，需要使用危險的爆炸材料，并會在基片和包覆層之間產(chǎn)生非-均勻性、波狀界面，這對某些應用可能是不合適的。
所以需提供另一種用合金包覆材料包覆不銹鋼和其它材料的方法。該方法優(yōu)選不需要使用真空爐、爆炸包覆設備或其它復雜生產(chǎn)設備。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個方面是提供一種從基片材料和包覆材料制備包層產(chǎn)品的新方法，其中該基片材料和包覆材兩者均為合金。該方法包括將基片和包覆材料組裝并將其焊接在一起形成一種這里所稱的“焊接組件”，然后該焊接組件經(jīng)熱軋以制得熱軋帶材。該焊接組件可以通過將包覆材料置于基片材料上并要使該包覆材料的第一邊緣不延伸到該基片材料的第一邊緣，因此在相鄰第一邊緣之間形成余量。其熱強度大于包覆材料的合金置于余量內(nèi)，并鄰近包覆材料的第一邊緣。置于余量內(nèi)的材料阻止該包覆材料在熱軋操作時伸展超出該基片材料。
在本發(fā)明的上述方法的某些實施方案中，該包覆材料和基片材料以各個板的形式存在于焊接組件中，該余量由包覆材料板的第一邊緣和鄰接該基片材料板的第一邊緣之間的間隙確定。在某些這類實施方案中，其熱強度大于包覆材料的材料是基片材料本身，在這種情況下，包覆材料板置于在基片材料板的表面上所形成的凹座中，以使該基片材料的突出部分確定該凹座的至少一個壁，并且是在余量內(nèi)和鄰近該包覆材料板的至少第一邊緣?？墒褂萌魏瓮ǔ５募夹g如鑄造有凹座的板或如用機加工從板表面去除材料而在基片材料板的表面中形成該凹座。
在本發(fā)明的某些其它實施方案中，將至少一個由其熱強度小于包覆材料的合金制成的框架部件置于鄰近包覆材料板的第一邊緣的基片材料板上，位于這第一邊緣和基片材料板的第一邊緣之間的余量中。
可認為本發(fā)明的方法可應用于基片材料和包覆材料的寬范圍的組合。例如該基片材料可以是不銹鋼(如T-316L不銹鋼)或碳鋼。
通常，適用的包覆材料必需在熱的加工溫度下是不熔的，并且在熱軋溫度范圍內(nèi)也具有類似于基片材料的可熱加工能力。可能的包覆材料的非限定性實例包括鎳(其可含殘余雜質(zhì))、鎳-基合金、不銹鋼以及銅和銅合金。可能的鎳包覆材料包括市售的UNS牌號N02200和UNS牌號N02201的純的可鍛鎳，其各可由Allegheny Ludium，Pittsburgh Pennsylvania公司以AL200TM合金和AL201TM合金購得。這些鎳僅在規(guī)格允許的最大碳含量上有差別，AL200TM合金的碳含量為0.15重量％和AL201TM合金的碳含量為0.02重量％。此外，該兩種鎳均有下列典型組成0.02重量％的銅、0.05重量％的鐵、0.02重量％的錳、0.05重量％的硅、0.002重量％的硫，其余為鎳+鈷。
本發(fā)明方法的某些實施方案中還可包括在熱軋焊接組件時所形成的熱軋帶材的退火步驟和冷軋該熱軋帶材以提供具有所需尺寸的包層帶材的步驟。在某些實施方案中，冷軋熱軋帶材可包括兩個或多個不同的冷軋步驟，并且該冷軋帶材也可在連續(xù)的冷軋步驟之間進行中間退火，以便消除材料中的應力。一個或多個退火步驟例如可以是通常的退火或光亮退火。其它步驟可按冶金技術中已知的進行以提供所需形狀和具有所需特性的包層帶材。
在本發(fā)明方法的那些實施方案中，其中在余量中的材料不是基片材料的突出部分，在余量中提供的框架材料可以由其熱強度大于包覆材料的任何合金構成，并且其適于施加到焊接組件的處理步驟。例如將本發(fā)明的方法的實施方案用于由T-316L不銹鋼和鎳包覆材料組成的基片時，該框架材料可以是T-304L不銹鋼。
在本發(fā)明方法的某些實施方案中，焊接組件的焊接要在該焊接組件的包覆材料和基片材料之間提供基本氣密的間隙。在此情況下，該方法可在熱軋焊接組件之前包括從包覆材料和基片材料之間的氣密間隙中抽真空的步驟。
本發(fā)明方法適用于提供單-包層基片材料或多-包層基片材料。方法的一種非限定性應用是生產(chǎn)雙-包層產(chǎn)品，其中該包覆層可以是相同材料或不同材料。該包層產(chǎn)品可設計成具有由基片材料和一種或多種包覆材料提供的有利特性。例如鎳雙-包層不銹鋼帶材可具有不銹鋼芯體材料的優(yōu)良強度特性和鎳包覆層的優(yōu)良耐腐蝕特性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種生產(chǎn)包層不銹鋼的新方法，其中該方法包括熱軋一種焊接組件以生產(chǎn)熱軋帶材。該焊接組件是由將合金包覆材料板置于不銹鋼板上提供的，其中至少該包覆材料板的第一邊緣不伸展到該不銹鋼板的第一邊緣，并因此在不銹鋼板上提供余量，在鄰近包覆材料板的第一邊緣的余量中至少有一框架部件，并且該包覆材料板和該不銹鋼板經(jīng)焊接形成框架部件。該框架部件是一種其熱強度高于該包覆材料的合金。在熱軋時，該框架部件阻止該包覆材料伸展超出不銹鋼。該方法任選地還可包括對熱軋帶材退火，和以一步或多步冷軋該熱軋帶材以提供具有所需尺寸的包層帶材。
該不銹鋼板和包覆材料板可由任何合適的不銹鋼類型構成。如上述實施方案所提到的，作為非限定性實例，該不銹鋼板可以由T-316L、T-316、T-304L或T-304不銹鋼或任何其它奧氏體不銹鋼構成，該包覆材料可以是鎳、鎳合金、銅、銅合金或不銹鋼。該框架部件材料是部分地根據(jù)包覆材料熱強度所需要的必要的熱強度來選用?？赡艿目蚣懿考牧系姆窍薅ㄐ詫嵗═-316L不銹鋼、T-304不銹鋼或任何奧氏體不銹鋼、鎳基耐熱合金和鈷基耐熱合金。更一般而言，合適的框架材料包括那些其熱強度高于包覆材料的材料，其在使用的熱軋溫度下可以熱加工，其熱膨脹系數(shù)類似于在焊接組件中的其它材料，以致不會出現(xiàn)明顯的應力并導致焊接失效。
在某些實施方案中，該包覆材料板的長度和寬度各自小于基片材料板的長度和寬度。該包覆材料板置于不銹鋼板的表面，以致使包覆材料板與不銹鋼板的邊緣有間隙，并且圍繞該不銹鋼板的整個周邊伸展余量?？蓪⒁粋€或多個框架部件置于圍繞包層材料板的整個周邊的余量中。
如上所述，本發(fā)明的方法可用于生產(chǎn)多-包層產(chǎn)品如雙-包層產(chǎn)品。在該情況下，該產(chǎn)品是一種雙-包層產(chǎn)品，焊接組件可以由將合金包覆材料置于基片材料板如不銹鋼的相對表面的每一面上而形成。該板要如此排列以致每個包覆材料板的至少第一邊緣不伸展到不銹鋼板的第一邊緣，并由此在不銹鋼板的相對表面的每一面上提供了余量。在余量中，并鄰近每一包覆材料板的第一邊緣至少有一個由其熱強度高于該包覆材料的含金構成的框架部件。每一包覆材料板和不銹鋼板均焊接到框架部件上。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于制備包層不銹鋼的方法，其中該方法包括熱軋焊接組件以提供熱軋帶材。該焊接組件包括焊接到合金包覆材料板的不銹鋼板。該包覆材料板置于不銹鋼板表面上的凹座中，以致不銹鋼板的突出部分限定了該凹座并圍繞該包覆材料板的周邊。該不銹鋼板的突出部分在熱軋時阻止包覆材料伸展超出不銹鋼的邊緣。該方法任選地還包括對熱軋帶材進行退火，和冷軋該熱軋帶材成具有所需尺寸的包層帶材。在用于生產(chǎn)雙-包層產(chǎn)品的這些實施方案中，該焊接組件包括兩塊合金包覆材料板。每一塊包覆材料板置于該不銹鋼板的每一相對表面的凹座中，以致在該不銹鋼板的相對表面的每一面上的不銹鋼板的突出部分限定在不銹鋼板特定表面上的凹座并圍繞置于凹座中的包覆材料板的周邊。
本發(fā)明的另一目的是提供一種制備雙包層不銹鋼帶材的方法。該方法包括提供焊接組件，通過將選自鎳和鎳合金的包覆材料置于不銹鋼板的每一個相對表面的凹座中以致在不銹鋼板的每一個相對表面上的突出余量確定在該表面上的凹座并圍繞在凹座中的包覆材料板的周邊。每一塊包覆材料板均焊接到不銹鋼板的鄰近的突出余量上。該焊接組件經(jīng)熱軋成熱軋帶材，并且該不銹鋼板的突出余量阻止在凹座中的包覆材料在熱軋時伸展超出不銹鋼。接著該熱軋帶材再經(jīng)冷軋到所需尺寸。
本發(fā)明的目的還在于制造制品的方法，其包括以本發(fā)明所述的新方法提供包層產(chǎn)品，并將該包層產(chǎn)品加工成制品。由這種方法制成的制品包括例如化學容器、煙道、蓄電池、管材、熱交換器、用于油和氣的管道、化學試劑罐和炊具。
本發(fā)明的另一目的在于提供按本發(fā)明所述制備的并適于制造包層產(chǎn)品焊接組件。
本發(fā)明的用于提供包層帶材和其它包層產(chǎn)品的新方法不需要使用真空爐或爆炸包覆設備。因此與上面背景技術中所述的現(xiàn)有技術方法相比，本發(fā)明方法在復雜性和成本方面具有優(yōu)點。
讀者將會理解本發(fā)明的前述細節(jié)和優(yōu)點，以及下面對實施方案的詳述見解的其它方面。讀者也可在實施和/或利用本發(fā)明中提及的方法和/或設備來領悟本發(fā)明的另外的細節(jié)和優(yōu)點。
附圖簡介圖1是用于生產(chǎn)本發(fā)明的包層產(chǎn)品的一種實施方案示圖。
圖2是按本發(fā)明的焊接組件的一種實施方案的透視圖，其中該組件包括基片材料板、包覆材料板和多個框架部件。
圖3是按本發(fā)明的焊接組件的另一種實施方案的頂視圖，其中該組件包括經(jīng)機加工的包括有凹座和余量框架的基片材料板，其中包覆材料板置于凹座中。
圖4是圖3組件的Y-Y截面圖。
圖5是經(jīng)熱軋成適合于冷軋的尺寸后的圖2的組件的X-X的截面圖。
圖6是經(jīng)熱軋成適合于冷軋的尺寸后的圖3的組件的Y-Y的截面圖。
圖7是包括焊縫和框架部件經(jīng)修整邊緣后的圖5的經(jīng)熱軋的焊接組件的端視圖。
圖8是由圖1實施方案制備的最終包層產(chǎn)品的截面圖。
圖9是按本發(fā)明方法的實施方案所構造的組件的實施方案的照片。
圖10是圖9的組件的照片，其中該組件的部件已焊在一起以形成焊接組件。
圖11(a)和(b)是經(jīng)熱軋后圖10焊接組件的經(jīng)粘結(jié)的基片和包覆層的界面區(qū)的顯微照片。
圖12是由本發(fā)明方法的實施方案所制備的熱軋帶材段的照片。
圖13是按本發(fā)明方法的實施方案所構造的組件的另一實施方案的照片。
圖14是圖13的組件的照片，其中該組件的部件已焊在一起以形成焊接組件。
圖15是按本發(fā)明方法的實施方案所構建的焊接組件的另一實施方案。
圖16是適于本發(fā)明的組件的芯體板的實施方案的示圖。
本發(fā)明的實施方案的詳述本發(fā)明的實施方案涉及用合金包覆材料包覆合金基片的一面或多面。當一種或多種包覆材料的熱強度低于基片材料時，本發(fā)明是特別適用的。
本發(fā)明的實施方案可應用冶金領域?qū)I(yè)人員所熟知的焊接、熱軋、冷軋和退火技術和設施，但該方法包括至今未使用過的特征來生產(chǎn)包層合金。例如這種實施方案在熱軋時使用新工藝來包括低熱強度的包覆材料的展開。
如下面的描述，本發(fā)明的方法的某些實施方案包括提供包含基片和包覆材料的焊接組件，以致使一塊和多塊包覆材料板是用其熱強度高于包覆材料的材料所“框住”。然后使該焊接組件經(jīng)處理步驟包括熱軋、冷軋和任選的退火的合適組合以將包覆材料結(jié)合到基片材料上，并得到包覆產(chǎn)品所需的大小和冶金及機械特性。在熱軋時，框住包覆材料的材料阻止該包覆材料伸展超出該基片材料，由此在熱軋中將包覆材料保持在合適的位置并保持所需范圍的材料厚度。因此，將包覆材料合適地框住在基片材料的周圍內(nèi)可提供高程度的尺寸可控性，以致最終包層產(chǎn)品符合所需尺寸規(guī)格。
本文中術語“合金”意指純金屬和包含不可避免的雜質(zhì)和/或有意加入的金屬和/或非金屬的金屬。
本文中術語“板”意指具有通常多角或直線周邊、有長和寬的尺寸和包括較小的厚度尺寸的結(jié)構。
本文中術語“熱強度”意指在熱軋溫度(如通常用于軋制鎳-包層不銹鋼的1700--2400)下的材料的屈服強度。
本發(fā)明方法的一個實施方案通常包括示于圖1的步驟。這些步驟是(1)形成適于生產(chǎn)所需包層產(chǎn)品的焊接組件；(2)在高溫下以軋制疊板以在其界面粘結(jié)(包層)在包層疊板中的各個板；(3)使中間尺寸的包覆材料的厚度降低到最終所需的尺寸；和任選的(4)使產(chǎn)品退火以達到所需的冶金和機械特性。下面將詳細描述這些步驟。
在圖1的第一步驟中，待包覆的板或其它合金的型材和包覆材料的一塊或多塊板或其它型材(該包覆材料板/型材可以是相同的或不同的材料)進行裝配和焊接以形成疊板裝配，然后焊在一起。這種經(jīng)焊接的裝配在本文中稱為“焊接組件”以便于引用。例如圖2所示，在用于生產(chǎn)雙-包層的鎳/不銹鋼/鎳產(chǎn)品的本發(fā)明的一個實施方案中，組件10是通過將由316L型不銹鋼(UNS S31603)(“T-316L”)組成的板12置于201型鎳(UNS N02201)第一薄板14和同樣的第二板(未示出)之間。該鎳板14的面尺寸的長度(“L”)和寬度(“W”)小于不銹鋼板12的相應尺寸，以使由幾條304型不銹鋼(UNSS30400)(“T-304”)條材16組成的“框架”可放置在每塊鎳板14的周圍。該框架材料的熱強度大于該包覆材料的熱強度。該不銹鋼條材16的厚度通常與鎳板14的厚度相同，其直接對著鎳板14的四條邊緣放置并直接安置在不銹鋼板12的相對表面上。選擇各條材16部件要使其外邊緣線基本上與不銹鋼板12的外邊緣線齊平。選擇條材16的寬度要使框架材料的熱強度大于鎳包覆材料的熱強度，并在熱軋時包含該較軟的鎳材料。
在組件10的各部件經(jīng)裝配后，該組件用不銹鋼焊接填充金屬圍繞在疊板各邊的兩條顯露的縫以電弧焊完全焊接在一起。在鎳板14和圍繞的不銹鋼條材16之間的第一條縫20同樣地存在于該包層疊板10的兩面(圖2中示出一面)。在不銹鋼板12和不銹鋼條材16之間的第二條縫22也同樣地存在于包層疊板的兩面。圖2用圖示對這些每條縫的方形槽進行對焊連接。如現(xiàn)有技術中已知的，也可在待焊接的部件的邊緣機加工出斜面或以其它方法形成斜面以有助于獲得焊接金屬的合適穿透。雖然在本實施方案中描述了焊接組件的特定的一種和多種方法，但也可用任何合適的方法將組件的各部件焊在一起。例如在某些實施方案中，可使用間斷焊將組件的一個部件與另一組件相連接，這可減少與焊接步驟有關的耗費。
一旦焊接就位，形成框架的不銹鋼條材16在熱軋期間就阻止較低熱強度的鎳包覆材料伸展超出該不銹鋼基片材料。這有助于定位包覆材料于合適的位置，并在整個生產(chǎn)過程中保持該不銹鋼芯體層與鎳包覆層的所需厚度比。雖然在該實例中框架部件是呈不銹鋼條材形式，但應理解，該框架部件可以是任何其熱強度大于鎳包覆材料的并在熱軋時適于阻止該包覆材料伸展超出該基片材料的其它材料。
圖3示出按本發(fā)明的焊接組件110的另一種結(jié)構的頂視圖。圖4示出圖3組件110的Y-Y截面圖。T-316L不銹鋼板112部分夾在在鎳包覆板114之間，該鎳包覆板例如可由UNS N02201鎳組成。不銹鋼板112經(jīng)機加工或另外的材料去除工藝或鑄或鍛，以便在不銹鋼板112的兩面包含凸出的余量框116。該框架確定了具有適于容納鎳板114尺寸的凹座。應看出，圖4示出由框架116所限定的就位于不銹鋼板112的相對表面上的凹座中的兩塊鎳包覆板114?？蚣?16是不銹鋼板112上的凸出部分，并在每塊不銹鋼板112的周邊構成框架。在鎳板114和不銹鋼框架116之間的焊縫，包括焊縫118是用不銹鋼充填鋼絲焊接的。該焊接組件設計的優(yōu)點是不需要條材或其它框架部件，因為T-316L不銹鋼芯體材料也可起圍繞包覆材料的框架的作用。此外，該替代設計方案比圖2的設計需要更少的焊接。
在圖1方法的第二步中，將焊接組件加熱到高溫，并熱軋壓制成中間尺寸，由此形成熱軋帶材或條材。熱軋使在圖2-4中所示的焊接組件中的三塊板在界面處結(jié)合在一起。在圖2中的焊接組件10例如可在標準爐中于空氣下加熱到合適的高溫，然后立即在鋼生產(chǎn)中所用的標準熱軋機上軋制。在一個實施方案中，該加熱的組件10在往復軋機中來回軋制直到溫度降低到其不再能以這種方法軋制為止。如果需要，該已壓縮和伸長的組件10可再經(jīng)加熱到高溫，并再在往復軋機中軋制以進一步降低其尺寸?？墒褂靡幌盗械脑?加熱和熱軋步驟直到包層疊板的厚度減小到所需厚度或到適于冷軋的厚度。
圖5是經(jīng)熱軋成合適的中間尺寸后的圖2的焊接組件10的X-X的截面圖。熱軋將焊接組件10的不銹鋼板12和鎳板14壓制到圖5所示的中間尺寸產(chǎn)品20的較薄尺寸的不銹鋼芯體層26和鎳包覆層28。在圖5中，不銹鋼條材16已壓制到較薄尺寸的不銹鋼框架區(qū)30，具有插入各層之間的經(jīng)壓制的焊區(qū)32。不銹鋼和鎳材料的界面在圖5中以虛線示出，并在在下面所示的圖6和7中。
圖6是經(jīng)熱軋成合適的中間尺寸后的圖3的焊接組件110的Y-Y的截面圖。熱軋將焊接組件110的不銹鋼板112和鎳板114壓制到圖6所示的中間尺寸產(chǎn)品120的更薄尺寸的不銹鋼芯體層126和鎳包覆層128。不銹鋼板112的框架116也被壓制到更薄尺寸的不銹鋼框架區(qū)130，其在包層產(chǎn)品兩面上具有插入不銹鋼框架區(qū)130和鎳包覆層126之間的經(jīng)壓制的焊區(qū)132。
示于圖5和6中的現(xiàn)呈單一零件的中間尺寸的包覆材料可經(jīng)修整以去除包括經(jīng)壓制的不銹鋼框架區(qū)30、130和焊接區(qū)32、132的各邊緣。圖7是經(jīng)熱軋到中間尺寸和在圖5所示的修整線40處經(jīng)修整后的圖2的焊接組件10的X-X的截面圖。修整僅留下所需的結(jié)合在一起的不銹鋼芯體層26和鎳包覆層28。很顯然，該中間尺寸產(chǎn)品120的橫截面中的部件的總裝配一經(jīng)修整就類似于示于圖7的裝配。
修整之后，圖7的中間尺寸產(chǎn)品20再經(jīng)在空氣中退火或光亮退火以消除應力。相對的鎳表面36可經(jīng)噴砂和酸洗以去除氧化皮，并提供適于冷軋到成最終尺寸的表面條件。如果氧化皮很輕微，可僅酸洗該材料而無需噴砂。
圖1中提出的方法第三步包括降低在前一步驟中所形成的中間尺寸產(chǎn)品的厚度，如果需要還可經(jīng)退火以達到所需的冶金和機械特性?？墒褂靡淮位蚨啻卫滠埞ば颍渲忻恳淮卫滠埞ば虬ɡ滠埐牧喜⑷芜x其后的使該材料退火以消除應力和使該材料軟化以適于下一次冷軋工序。如果該材料在特定的冷軋工序中經(jīng)在空氣中退火，則需對該材料進行酸洗或噴砂和酸洗以在下次冷軋前去除其上形成的氧化皮。如該材料在特定的冷軋中于惰性的非氧化性氣氛如氫氣中進行退火，則可忽略材料上的氧化皮，并無需噴砂和酸洗?？芍貜褪褂美滠埞ば蛑钡皆摬牧辖档偷剿璧淖罱K尺寸。該包覆材料可經(jīng)在氫或其它惰性氣氛中的最后退火以達到具有基本上無氧化皮的表面的所需機械特性。
應用圖1示意所示方法所形成的最終產(chǎn)品是包含合金基片(如T-316L不銹鋼)的板型產(chǎn)品，在基片的相對表面上包覆有賦予其所需耐腐蝕和/或其它所需特性的材料(如鎳)。圖8是最終產(chǎn)品40的截面圖，其中不銹鋼芯體層42夾于鎳包覆層44中。
雖然上述用于闡明圖1所示方法的示例性實施方案是針對生產(chǎn)雙-包層產(chǎn)品，但應理解，權利要求
1的方法同樣適用于單-包層產(chǎn)品，即僅在基片材料的單面上有包覆的產(chǎn)品。也應理解，圖2-8的各示意圖僅用于較好地闡明本發(fā)明方法的某些非限定性實施方案，并不表明在工業(yè)規(guī)模工藝中所存在的各種部件的真實相對尺寸。例如在實際的軋制規(guī)模工藝中該包覆層厚度將大大薄于基片層厚度。
圖1的實施方案的明顯優(yōu)點是，該方法不需要如背景技術中所述的現(xiàn)有技術中所用的將裝配的材料軋制成致密的卷材或使用真空爐加熱并結(jié)合該裝配的材料。雖然在本發(fā)明的包覆方法中待結(jié)合的該材料必須加熱到高溫，但在包覆過程中該材料的結(jié)合實際上更認為是在軋制中所得到的高界面壓力的結(jié)果。圖1的實施方案也不需要應用復雜和昂貴的爆炸結(jié)合設備來結(jié)合各種材料。
雖然上面的描述和下面的實施例無論是提及或包括在不銹鋼基片上的鎳包覆，但應理解，本發(fā)明的方法不受限于此。應認為，圖1的方法，更具體而言，本發(fā)明的新方法可用于生產(chǎn)各種單-包層和多包層的合金基片。如上面所提及的，本發(fā)明方法也特別適用于生產(chǎn)其包覆材料比基片材料有更低熱強度的包層產(chǎn)品。當軋制由高熱強度基片材料和低熱強度包覆材料的疊板時，在裝配的材料熱軋制中，該低熱強度材料易于伸展超出高熱強度材料的尺寸。在此情況下，在本發(fā)明方法的焊接組件的包覆材料和基片材料的鄰近邊緣之間的余量中所提供的較高熱強度材料，不論是否是基片材料的一部分，均在熱軋時阻止該包覆材料伸展超出該基片材料的邊緣。
通常使用本發(fā)明方法可生產(chǎn)的包層產(chǎn)品的非限定性實例包括包層板、包層帶材和包層片材。該包層產(chǎn)品還可加工成各種制品。雖然上面的描述和下面的實施例是涉及其中包覆層是結(jié)合在基片的每個相對表面上的雙-包層產(chǎn)品，但本發(fā)明方法可用于生產(chǎn)單-包層產(chǎn)品和多-包層產(chǎn)品，并且這些產(chǎn)品還可加工成制品。如上面所提及的，可從使用本發(fā)明方法制備的單-包層和/或雙-包層產(chǎn)品制備的制品的實例有，但不限于化學容器、煙道、蓄電池、管材、熱交換器、用于油和氣的管道、化學試劑罐和炊具?？墒褂帽景l(fā)明方法制備的產(chǎn)品和制品對本發(fā)明所述的冶金和制造領域的一般專業(yè)人員是顯而易見的，并且這些人員可合適使用本發(fā)明方法而無需進行過多的實驗。
選擇在本發(fā)明方法中裝配成焊接組件的各種基片、包覆層和，如果與基片不同的框架部件的絕對和相對尺寸，以提供合適尺寸的最終包層產(chǎn)品。本發(fā)明某些非限定性實施方案的實施例于下面給出。在下面實施例中所述的各部件的絕對和相對尺寸的選擇是為特定的應用，并僅反應本方法的具體實施方案的一些非限定性實施例。具體而言，根據(jù)包層產(chǎn)品的特定應用可用類似于上面描述和下面實施例中所用方法生產(chǎn)寬范圍的各種最終包層產(chǎn)品厚度及厚度比。在實施下列實施例時所研究方面包括阻止包覆層在熱軋時變形到不希望的程度、在冷軋時適當退火包覆層和基片層、防止在退火時在包覆表面上形成過量的氧化皮、并在裝配焊接組件的部件前可噴砂和酸洗操作以去除有害的氧化皮。
實施例1制備焊接組件以生產(chǎn)鎳雙-包層不銹鋼。該組件包含夾于兩塊1/2-3/4英寸厚的鎳(UNS 02201)板中的2-2.5英寸厚的T-316L不銹鋼板。該鎳包覆板的長度和寬度尺寸較小于不銹鋼芯體板，并且該鎳板位于不銹鋼芯板面的中心。由此在圍繞未經(jīng)置于面上的包覆板蓋住的芯體板的每一面的周邊留下余量。由1/2×1/2英寸厚的T-304不銹鋼條材構成的框架位于該芯體板的每一面上的余量中，并圍繞每塊包覆板的周邊。該不銹鋼框架是要用于在熱軋時“攔阻”低熱強度(并因此更易流變)的鎳，并在熱軋中當整個組件降低厚度時阻止或防止鎳材料變形超出芯板材料的邊緣。如此選擇各板的厚度以使可用于試驗的軋制設備可容納整個組件厚度。
按如下構建和處理該組件。切割該兩塊鎳包覆板，以便在配裝部件時在其邊緣和該T-304不銹鋼框架部件的相對邊緣之間留出1/2英寸的間隙。其示于圖9的照片上，其中組件210包括置于在T-304不銹鋼框架部件216之間的T-316L不銹鋼板214上的鎳包覆板212，在圍繞包覆板212留出1/2英寸的間隙218。該1/2英寸的間隙在焊接時增加焊接金屬的穿透。每一框架部件216是在圍繞該組件周邊的那些部件間的露出的界面處經(jīng)MIG焊接到芯體板214上，該焊接使1/16英寸直徑的ER308焊絲和在98％氬/2％氧的保護氣氛下進行的。該框架部件216通過使用3/32英寸直徑的INCO92TMERNiCrFe-6焊絲充填在這些部件之間的1/2英寸的間隙并在95％氬/5％氫的保護氣氛下經(jīng)MIG焊接焊接到其相應的鄰近的包覆板212上。完成的焊接組件230示于圖10。
將該焊接組件在爐中加熱到2050，并經(jīng)熱軋將原來的3英寸的厚度降到0.401英寸。該組件在熱軋前不抽真空。經(jīng)熱軋的組件的截面的顯微照片示于圖11(a)和(b)，其表明該鎳/T-316L不銹鋼的兩界面均完全以通常很清潔的界面相結(jié)合。但偶爾一些鎳/T-316L不銹鋼界面區(qū)包含明顯的夾帶的氧化皮?，F(xiàn)還不清楚該夾帶的氧化皮是否在熱軋前埋入板表面中的，或是在熱軋時由于在焊接組件中存在有空氣而形成的或是由于這兩因素的組合而出現(xiàn)的。
從熱軋包層疊片組件上切下兩段并對其再加熱，第一段加熱到2050，第二段加熱到2200。對每一經(jīng)加熱的段進行熱軋，該第一段軋制到0.142英寸，而第二段軋制到0.125英寸。然后對該熱軋段進行修整以去除框架材料和焊接淀積物，以使唯一留下的是鎳/T-316L不銹鋼/鎳層壓體。該層壓體的金相學檢查表明所有層均保持優(yōu)良結(jié)合。
下面討論的退火研究表明，在1950下退火5分鐘足以軟化熱軋段以用于其后的冷軋。因此，示于圖12的0.142英寸厚的熱軋雙-包層材料的3×14英寸的塊在1950下經(jīng)退火5分鐘，然后使用下列冷軋/退火工序?qū)⑵淅滠埖?.013英寸的最終尺寸。
0.142”→0.078”(45％減薄)↓在1950下于空氣中退火3分鐘，噴砂處理，在10％HNO3/2％HF中酸洗↓0.078”→0.043”(45％減薄)↓在1950下于空氣中退火3分鐘，噴砂處理，在10％HNO3/2％HF中酸洗↓0.043”→0.024”(45％減薄)↓在1950下于空氣中退火3分鐘，噴砂處理，在10％HNO3/2％HF中酸洗↓0.024”→0.013”(45％減薄)在冷軋中任何單一次軋制均限于約0.005英寸減薄，以限制應力和減少脫層的危險。在任何冷軋工序中未發(fā)現(xiàn)脫層或邊緣裂紋。為精整0.013英寸的最終尺寸材料的表面，可采用噴砂和酸洗操作。
對實施例1中的焊接組件的每一步處理均測量鎳包層的百分厚度，以評價如何很好地保持含在T-304不銹鋼框架內(nèi)的鎳，并確定在退火中消耗過量的鎳包層的氧化皮是否形成。該鎳層厚度從原始量經(jīng)第三冷軋/退火循環(huán)保持十分恒定(為每邊總組件厚度的16.5-17％)。在最終冷軋工序中該鎳包覆層變成較薄，并且最終規(guī)格材料的鎳包層厚度約為每邊的總包層產(chǎn)品厚度的15％。
為避免在噴砂和酸洗時產(chǎn)生材料表面的畸變，可使用在氫中的光亮退火代替在冷軋系列中的空氣中的退火，并提供具有最終粒度和機械特性的材料。為評定光亮退火的應用，使各為1×1英寸的最終尺寸(0.013英寸)的冷軋材料試片在1500、1600和1700下光亮退火各1、2和3分鐘的時間-溫度。該光亮退火似乎提供了雙-包層體樣品上的合格的無氧化皮的表面。對經(jīng)光亮退火的試片拍攝了金相照片以確定從9個溫度-時間組合產(chǎn)生了什么微觀結(jié)構。在所有9個試片上所顯示的鎳層在金相上是類似的，表明每一層均是完全的再結(jié)晶、具有明顯的晶粒生長并使用ASTM對比法，其粒度約為7.5-8。已發(fā)現(xiàn)僅在至少1600下光亮退火至少2分鐘的試片是完全再結(jié)晶的。完全再結(jié)晶的不銹鋼芯體層的粒度近似為ASTM 11，并在1700下光亮退火3分鐘的試片顯示具有最均勻的微觀結(jié)構。光亮退火試片的T-316L芯體層的平均維氏顯微硬度是178。
考慮上述光亮退火結(jié)果，對取自該實施例的經(jīng)冷軋的最終規(guī)格材料的3×12英寸塊在氫中于1700下進行光亮退火3分鐘。取自該材料的兩個抗拉試片經(jīng)沖壓，并評定其屈服強度、最終抗拉強度和百分伸長率。這些特性的平均試驗值分別為40.7ksi、86.6ksi和48.7％。
實施例2制備結(jié)構基本上如實施例1的焊接組件。如在實施例1的組件中一樣，在每一鎳包覆板邊緣和不銹鋼框架材料邊緣之間留出1/2英寸的間隙。為在軋制中對包覆板提供另外的抗任何橫向移動的支承，但仍有包覆材料移動的空間，在框架部件中設計有兩個短端的堰，使其每個包括兩個1/2英寸的薄片以有助于對鄰近包覆板的齊平。該結(jié)構示于圖13，其示出組件310的一個表面，其中鎳板312和T-304不銹鋼框架部件314、316是置于T-316L不銹綱板318上。相對的框架部件314包括與鄰近包覆板312齊平的薄片320。該鎳包覆板和框架部件314、316經(jīng)焊接以類似于實施例1的組件方式就位于不銹鋼芯體板318上。該焊接組件的表面示于圖14。
此實施例的焊接組件經(jīng)加熱到2050，并經(jīng)熱軋使厚度從原始3英寸下降到0.400英寸。該組件在熱軋前不經(jīng)抽真空處理。對經(jīng)熱軋的材料所進行的金相分析表明，該鎳/T-316/l不銹鋼界面類似于用實施例1的焊接組件所制備的，雖然該熱軋帶材的一端在鎳和不銹鋼芯體材料之間有脫層的薄層區(qū)域。將0.400英寸的片段再加熱到2050，并熱軋到0.143英寸。
在0.143英寸的熱軋材料的試樣上進行退火研究以調(diào)查在冷軋前的合適的退火溫度和時間。對5對2×3英寸的熱軋材料試樣在1950下退火2、5、8、14和20分鐘。在1950下退火5分鐘的試片顯示出在T-316L芯體層和鎳包覆層兩者均產(chǎn)生完全再結(jié)晶的顯微結(jié)構，同時在層中無過度的晶粒生長。
實施例3對上述實施例1和2的組件的觀測表明，該鎳包覆板材料在熱軋減薄時沒有超出不銹鋼框架的變形，并且完全含于框架內(nèi)。因此在包覆板和框架部件之間的1/2英寸的間隙在實施例3的組件中被消除。認為這種設計可提供更高的雙-包層材料的產(chǎn)率，因在無間隙下該包覆板可蓋住該芯體板的更大百分比的表面寬度。圖15示出實施例3的焊接組件410，其中該包覆板412焊接到對接的框架部件416上和該框架部件416焊接到芯體板414上。如圖15所示，液壓管420焊接到2英寸厚的芯體板414側(cè)面的抽空孔上。該抽空孔穿入芯體板414并以直角與完全鉆通芯體板414的孔相交開口是在由包覆板412覆蓋的芯體板414的兩面。由此該抽空孔和液壓管420與芯體板414和包覆板412之間的空間以流體相通。在焊接組件412中的大部分空氣通過管420抽空，并在組件412中的抽空孔在熱軋前經(jīng)焊接封閉。
經(jīng)抽空的焊接組件在2050下經(jīng)熱軋到0.402英寸。并接著再加熱到2050和熱軋至0.138英寸。對該材料的每一厚度進行金相分析。經(jīng)檢驗的樣品表明，鎳/T-316L不銹鋼的界面呈完全結(jié)合，未證實有空隙或大的氧化物夾雜物。該樣品顯示的夾雜物在數(shù)量、大小和分布上非常類似于在實施例1和2的焊接組件的熱軋樣品中所見的夾雜物。這表明，在芯體/包覆界面處發(fā)現(xiàn)的夾雜物不是由于在焊接組件中存在有空氣，而是起因于在焊接組件成構建之前在板接觸表面存在的氧化皮所致。所以表明，在熱軋前對按本發(fā)明方法的實施方案構建成的焊接組件進行抽空是不必要的。還表明，也可以由表面研磨和/或其它表面制備技術來制備板表面以去除表面上的氧化皮。當然從這種表面制備所得的優(yōu)點將取決于所用板的組成和條件，并且例如某些板可能由更易發(fā)生成問題的腐蝕的材料所組成。
實施例4鑒于對實施例1產(chǎn)生的熱軋材料使用的冷軋工藝制度的成功，對與實施例1有基本相同結(jié)構的焊接組件試驗了一種更積極性的冷軋工藝制度(aggressive cold rolling shedule)。曾發(fā)現(xiàn)，在由上述實施例的經(jīng)抽空和未經(jīng)抽空的組件制備的熱軋產(chǎn)品中，在不銹鋼芯體/鎳包覆界面的氧化物夾雜物的程度上無明顯差別。因此實施例4的包層疊板組件是不經(jīng)抽空處理的。
該焊接組件在2050下經(jīng)熱軋到0.401英寸，并接著再加熱到2200及熱軋到0.119英寸。該0.119英寸的材料的一半(“組件#4-A”)經(jīng)在1950下退火5分鐘以使之軟化用于冷軋。該0.119英寸的材料的另一半(“組件#4-B”)經(jīng)再加熱到2200并再經(jīng)兩軋道熱軋以使厚度降到0.085英寸。對于組件#1A的經(jīng)減薄的熱帶材尺寸可經(jīng)較少次的冷軋/退火循環(huán)以達到最終尺寸。組件#4-A經(jīng)使用下面的3次冷軋/退火循環(huán)連續(xù)冷軋到所需最后尺寸0.013英寸0.119”→0.057”(52％減薄)↓在1950下于空氣中退火3分鐘，噴砂處理，在10％HNO3/2％HF中酸洗10秒↓0.057”→0.027”(52％減薄)↓在1950°F下于空氣中退火3分鐘，噴砂處理，在10％HNO3/2％HF中酸洗45秒↓0.027”→0.013”(52％減薄)組件#4-B的經(jīng)減薄的熱軋帶材尺寸的材料經(jīng)使用下面的2次冷軋/退火循環(huán)連續(xù)冷軋到所需最終尺寸0.01英寸0.091”→0.034”(60％減薄)↓
在1950下于空氣中退火3分鐘，噴砂處理，在10％HNO3/2％HF中酸洗45秒↓0.034”→0.013”(60％減薄)上述兩工序中的冷軋中的任一單軋道是限制到約0.005英寸和約5％的減薄，以致不會使材料過度受應力和產(chǎn)生脫層危險。遵守這些限制情況下，對組件#4-A和#4-B的任何壓制步驟期間均未發(fā)現(xiàn)脫層或邊緣細裂紋，這表明相當積極性的冷軋是可能的。來自組件#4-A和#4-B的最終尺寸的材料在1700下于氫氣中經(jīng)光亮退火3分鐘，并對經(jīng)光亮退火的材料進行抗拉試驗。
也研究了能提高生產(chǎn)速率的更積極性的冷軋工序。來自#4-A組件的經(jīng)退火和酸洗的0.0119英寸的熱軋帶材的試片經(jīng)下列工序冷軋0.119”→0.039”(67％減薄)↓在1950下于空氣中退火3分鐘，噴砂處理，在10％HNO3/2％HF中酸洗45秒↓0.039”→0.013”(67％減薄)↓在1800下光亮退火1分鐘該冷軋是以每軋道使厚度減薄約15％來實施，或與現(xiàn)有技術的冷軋工序相比，該每軋道的厚度減薄約大3倍。所得的最終尺寸的雙-包層材料未顯示有脫層現(xiàn)象，雖然某些邊緣有粗糙性。但因為該最終尺寸材料要經(jīng)邊緣修整到所需寬度，并去除框架材料和焊接淀積物的痕跡，邊緣粗糙可能是無關緊要。經(jīng)光亮退火和冷軋的0.013英寸的最終尺寸的雙-包層材料的冶金和機械特性列于表1。
表1
實施例5軋機規(guī)摸的焊接組件是由厚度為3.75英寸的T-316L的不銹鋼板作為長為132英寸和寬為32.5英寸的芯體材料而構成。該芯體板夾于其長為128英寸和寬為28.5英寸的兩塊0.75英寸厚的UNS 02201鎳板之間。該芯體板的兩面均經(jīng)機加工以提供凹座區(qū)來容納有較小長度和寬度的鎳板。由此該T-316L不銹鋼的余量圍繞或“鑲邊”于該包覆材料板的周邊，并由此提供了整體框架以在熱軋時阻止或防止該鎳包覆材料伸展超出不銹鋼芯體的尺寸。通常如上述實施例所述，該鎳板經(jīng)焊接到由芯體材料所限定的框架上。該組件再經(jīng)加熱到2050，并在軋機規(guī)模的熱帶材軋機上經(jīng)熱軋到中間尺寸的熱軋帶材。
檢驗了該熱軋帶材的顯微照片，并表明在芯體和包覆層之間的結(jié)合質(zhì)量非常好。對該帶材的表面進行了檢測并表明是合格的，僅在近帶材中心的一個位置發(fā)現(xiàn)有明顯的呈氣孔的裂紋。沿著焊接淀積物和鎳包覆層之間的熔合邊緣發(fā)現(xiàn)一些不明顯的羽狀物/脫層。該熱軋帶材經(jīng)冷軋、退火和修平處理。
實施例6軋機規(guī)摸的焊接組件由132英寸×32.5英寸(長×寬)T-316L的不銹鋼板作為芯體材料和兩塊128英寸×28.5英寸的UNS 02001鎳覆板作為包覆材料而制備。該芯體板的厚度可為3.75英寸，并且每塊包覆板的厚度可為0.75英寸，組件的總厚度為5.25英寸。定形到容納包覆板的凹座是在芯體板的每面上進行機加工，在每個凹座的每個端部有三個機加工的栓釘。圖16示出芯體板220的一個面的頂視圖，示出凹座224、留在芯體板220上的突出余量226并限定凹座224的壁，以及從凹座224的表面227伸出的6個栓釘225。該芯體板220的另一面(在圖16中未示出)呈基本上具有相同的設計。每塊鎳包覆板經(jīng)機加工以包括在預定位置的6個孔，并且每塊包覆板定位于芯體板的凹座中，以使該芯體板的6個栓釘伸出穿過包覆板上的6個機加工孔。該芯體板的厚度可以是3.75英寸，每塊包覆板的厚度可以是0.75英寸，組件總厚度為5.25英寸。該包覆板在包覆板和芯體板的突出余量之間的接縫處和在栓釘和包覆板上的孔之間的接縫處焊接到芯體板上。在熱軋時該栓釘可用于進一步防止包覆板相對于芯體的滑動。
將組件加熱到適2050，并在往復式軋機上熱軋到中間尺寸的熱軋帶材。熱軋帶材可進行修正到適用于冷軋的所要求的寬度。該熱軋帶材例如在1900下于空氣中退火1分鐘的時間-溫度，再經(jīng)去氧化皮、任選的酸洗和表面研磨，然后再經(jīng)冷軋。經(jīng)冷軋的材料例如在1900下于空氣中退火1分鐘的時間-溫度，再經(jīng)除氧化皮、任選的酸洗和表面研磨以及軋制。該材料經(jīng)光亮退火、冷軋到最終尺寸和再次光亮退火。如需要可使該材料經(jīng)拉伸矯直機整平。
應理解，本說明書是闡明與清楚理解本發(fā)明有關的那些方面。為簡化本說明書，對本領域的專業(yè)人員顯而易見的某些方面和因此不會促使更好地理解本發(fā)明的方面未予以提出。雖然已描述本發(fā)明的實施方案，但本領域的專業(yè)人員在考慮到前面描述應理解對本發(fā)明可采取多種變型和修改。本發(fā)明的所有這類修改和變型均包括在上述說明書中和后面的權利要求
中。
權利要求
1.一種制備包層產(chǎn)品的方法，該方法包括形成一種包含置于基片材料上的包覆材料的焊接組件，該基片材料和包覆材料兩者各選自合金，其中，在焊接組件中該包覆材料的至少第一邊緣不延伸到該基片材料的第一邊緣，因此在該第一邊緣之間形成余量，而其中，其熱強度大于包覆材料的合金材料置于余量內(nèi)，并鄰近包覆材料的第一邊緣；熱軋焊接組件以形成熱軋帶材，其中在余量內(nèi)的材料阻止包覆材料在熱軋期間伸展超出該基片材料的邊緣。
2.權利要求
1的方法，其中，在該焊接組件中，該包覆材料和該基片是板，并且該余量是在該包覆材料板的第一邊緣和該基片材料板的第一邊緣之間。
3.權利要求
2的方法，其中，其熱強度大于包覆材料的材料是基片材料。
4.權利要求
3的方法，其中，該包覆材料板置于在基片材料板的表面上形成的凹座中，以致該基片材料的突出部分限定了該凹座的至少一個壁，并在余量之內(nèi)和鄰近包覆材料板的至少第一邊緣。
5.權利要求
4的方法，其中，以鑄造、鍛造、機加工和材料去除工藝在基片材料板的表面上形成凹座。
6.權利要求
2的方法，其中，該包覆材料板的長度和寬度分別小于基片材料板的長度和寬度，以致使余量伸出圍繞該基片材料板的整個周邊。
7.權利要求
4的方法，其中，該包覆材料板的長度和寬度分別小于基片材料板的長度和寬度，并且該基片材料板的突出部分伸出圍繞該基片材料板的整個周邊以限定該凹座的周邊壁，并鄰近包覆材料板的整個周邊邊緣。
8.權利要求
2的方法，其中，至少一個框架部件是置于該基片材料板上的余量內(nèi)，并鄰近包覆材料板的第一邊緣，該框架部件的材料是一種其熱強度小于該包覆材料的合金。
9.權利要求
2的方法，其中，該包覆材料板的長度和寬度分別小于基片材料板的長度和寬度，該余量圍繞包覆材料板的整個周邊，并且一個或多個框架部件置于基片材料板上的余量內(nèi)，并鄰近包覆材料板的整個周邊邊緣。
10.權利要求
2的方法，其中，該基片材料選自不銹鋼和碳鋼。
11.權利要求
2的方法，其中，該基片材料選自T-316L不銹鋼、T-316不銹鋼、T-304L不銹鋼和T-304不銹鋼。
12.權利要求
2的方法，其中，該包覆材料選自鎳、鎳合金、銅、銅合金和不銹鋼。
13.權利要求
2的方法，其中，該包覆材料選自UNS N02200鎳和UNSN02201鎳。
14.權利要求
2的方法，其中，在余量內(nèi)的其熱強度大于包覆材料的材料選自不銹鋼、鎳基超級耐熱合金和鈷基超級耐熱合金。
15.權利要求
2的方法，其中，在余量內(nèi)的其熱強度大于包覆材料的材料選自T-316L不銹鋼和T-304不銹鋼。
16.權利要求
1或2任一的方法，其中，該方法還包括任選的對熱軋帶材的退火；和將該熱軋帶材冷軋到具有所需尺寸的包層帶材。
17.權利要求
2的方法，其中，形成焊接組件還包括將在余量中的材料焊接到包覆材料板和基片材料板上。
18.權利要求
3的方法，其中，形成該焊接組件還包括將在余量中的基片材料板部分焊接到包覆材料板上。
19.權利要求
16的方法，其中，將熱軋帶材冷軋到具有所需尺寸的包層帶材，其包括二個或多個冷軋步驟，其中該冷軋帶材是在冷軋的連續(xù)步驟之間進行退火。
20.權利要求
23的方法，其中，該冷軋帶材是在冷軋的至少兩連續(xù)步驟中間進行光亮退火。
21.權利要求
2的方法，其中，該包層產(chǎn)品是雙-包層產(chǎn)品，并且該焊接組件包含兩塊包覆材料板，該包覆材料板之一置于該基片材料板相對表面的每一面上。
22.權利要求
1、2和16任一的方法，其中，該包覆材料是UNS N02201鎳，該基片材料是T-316L不銹鋼，并且該置于余量中的材料選自T-316L不銹鋼和T-304不銹鋼。
23.一種制備包層不銹鋼的方法，該方法包括形成焊接組件，其包括將由合金組成的包覆材料板置于不銹鋼板上，其中該包覆材料板的至少第一邊緣不延伸到該不銹鋼板的第一邊緣，因此在不銹鋼板上形成余量，將至少一個框架部件置于余量內(nèi)，并鄰近該第一邊緣，其中該框架部件是一種其熱強度大于包覆材料的合金，將包覆材料板焊接到框架部件上，并將框架部件焊接到不銹鋼板上；和熱軋該焊接部件以形成熱軋帶材，其中該框架部件在熱軋期間防止該包覆材料伸展超出該不銹鋼板的第一邊緣。
24.權利要求
23的方法，其中，該包覆材料板的長度和寬度分別小于基片材料板的長度和寬度并該包覆材料板的每一邊緣與鄰近的不銹鋼板邊緣留有間隙，以致該余量圍繞不銹鋼板的整個周邊伸展，并且另外其中有一個或多個框架部件置于圍繞包覆材料板整個周邊的余量中。
25.權利要求
23的方法，其中，該不銹鋼板由選自T-316L不銹鋼、T-316不銹鋼、T-304L不銹鋼和T-304不銹鋼的材料組成。
26.權利要求
23的方法，其中，該包覆材料選自鎳、鎳合金、銅、銅合金和不銹鋼。
27.權利要求
23的方法，其中，該一個或多個框架部件選自不銹鋼、鎳基超級耐熱合金和鈷基超級耐熱合金。
28.權利要求
31的方法，其中，該包覆材料是鎳，該不銹鋼板是T-316L不銹鋼，且該一個或多個框架部件是T-316L不銹鋼和T-304不銹鋼中的一種。
29.權利要求
23的方法，其中，該包層產(chǎn)品是雙包層產(chǎn)品，并且提供焊接組件，包括將由合金組成的包覆材料板置于該該銹鋼板的相對面的每一面上，其中該包覆材料板的至少第一邊緣不延伸到該不銹鋼板的第一邊緣，因此在該不銹鋼板的相對面的每一面上有余量，將至少一個由其熱強度高于包該覆材料的合金構成的框架部件置于該余量中，并鄰近該每一包覆材料板的第一邊緣，將每塊包覆材料板和不銹鋼板焊接到鄰近的框架部件上。
30.權利要求
29的方法，其中，每塊包覆材料板的長度和寬度分別小于不銹鋼板的長度和寬度并置于該不銹鋼板上，以致該余量圍繞在該不銹鋼板相對面的每一面上的不銹鋼板的整個周邊伸展，并且其中有一個或多個框架部件置于圍繞每個包覆材料板的整個周邊的余量中。
31.權利要求
23和29任一的方法，其中，該方法還包括任選的對熱軋帶材進行退火；將該熱軋帶材冷軋到具有所需尺寸的包層帶材。
32.一種制備包層不銹鋼的方法，該方法包括熱軋焊接組件以形成熱軋帶材，該焊接組件包含焊接到合金包覆材料板上的不銹鋼板，該包覆材料板置于不銹鋼板表面的凹座中，要使該不銹鋼板的突出部分限定凹座并圍繞包覆材料板的周邊邊緣，其中，該不銹鋼板的突出部分在熱軋期間阻止包覆材料伸展超出不銹鋼的邊緣。
33.權利要求
32的方法，其中，該不銹鋼板由選自T-316L不銹鋼、T-316不銹鋼、T-304L不銹鋼和T-304不銹鋼的材料構成。
34.權利要求
32的方法，其中，該包覆材料選自鎳、鎳合金、銅、銅合金和不銹鋼。
35.權利要求
32的方法，其中，該包層產(chǎn)品是雙-包層產(chǎn)品，并且該焊接組件包含兩塊合金包覆材料板，每塊包覆材料板置于該不銹鋼板的各相對表面的每一面上，要使在該不銹鋼板相對表面的每一面上的不銹鋼板的突出部分限定在不銹鋼特定表面上的凹座并圍繞該包覆材料板的周邊邊緣。
36.權利要求
32的方法，其中，該方法還包括任選的對熱軋帶材進行退火；將該熱軋帶材冷軋到具有所需尺寸的包層帶材。
37.一種制備包層不銹鋼的方法，該方法包括形成焊接組件，其包括將選自鎳和鎳合金的包覆材料板置于不銹鋼板的每一個相對表面上的凹座中，以致在該不銹鋼板的每一個相對表面上的不銹鋼板的突出部分限定在該表面上的凹座并圍繞在凹座內(nèi)的包覆材料板的周邊邊緣；將每塊包覆材料板焊接到該不銹鋼板的鄰近的突出的余量上；熱軋該焊接組件以形成熱軋帶材；將熱軋帶材冷軋到所需尺寸。
38.一種制造制品的方法，該方法包括以權利要求
1、30、39和47的任一方法制備包層產(chǎn)品；將包層產(chǎn)品制成制品。
39.權利要求
38的方法，其中，該制品選自容器、煙道、蓄電池、管材、熱交換器、管道、罐和炊具。
40.一種用于制備包層產(chǎn)品的焊接組件，該焊接組件包含置于基片材料上的包覆材料，該基片材料和包覆材料兩者均各選自合金，其中，在焊接組件中該包覆材料的至少第一邊緣不延伸到該基片材料的第一邊緣，并因此在該第一邊緣之間形成余量，以及其中其熱強度大于包覆材料的合金置于余量內(nèi)，并鄰近包覆材料的第一邊緣。
41.一種用于制備包層產(chǎn)品的焊接組件，該焊接組件包含具有第一邊緣的不銹鋼板；具有第一邊緣的合金包覆材料板，其中包覆材料板置于不銹鋼板的表面，以及其中包覆材料板的第一邊緣不延伸到不銹鋼板的第一邊緣，并由此在第一邊緣之間在不銹鋼板上形成余量。在余量內(nèi)并鄰近該包覆材料板的第一邊緣的框架部件，其中該框架部件是熱強度高于包覆材料的合金，并其中該框架部件焊接到不銹鋼板和包覆材料板上。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種用于制備單－包層或多－包層產(chǎn)品的方法，其包括提供一種置于基片材料上的包覆材料的焊接組件。該基片材料和包覆材料兩者均各選自合金。該焊接組件的包覆材料至少第一邊緣不延伸到該基片材料的第一邊緣，因此在該第一邊緣之間形成余量。一種其熱強度大于該包覆材料的合金材料位于余量中，并鄰近包覆材料的第一邊緣。該焊接組件經(jīng)熱軋形成熱軋帶材，并且在余量中的材料在熱軋期間時阻止包覆材料伸展超出基片材料的邊緣。在本方法的某些實施方案中，該基片材料是不銹鋼，該包覆材料是鎳或鎳合金。
文檔編號B23K33/00GK1993199SQ20058002588
公開日2007年7月4日 申請日期2005年5月19日
發(fā)明者戴維·S·伯格斯特龍, 克里斯·J·肖特, 馬克·A·塔海 申請人:Ati資產(chǎn)公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan