CN107626764B - 一种钛钢复合板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种钛钢复合板的制备方法，属于材料加工领域。本发明所述方法对所选用的钛坯和钢坯进行表面处理，然后在钛坯表面涂刷涂料，进行室温干燥；将表面处理后并涂刷涂料后的钛坯两两对正叠置，中间放入钢坯，对称组坯；将组合坯四周进行焊接密封，并进行抽真空处理；将复合坯放在加热炉内进行热处理，然后进行多道次轧制，轧制完成后复合坯进行空冷，并进行切边、拉矫平整处理。本发明通过在钛材的表面涂覆保护涂层，对钛材进行保护，避免化学性质活跃的钛发生氧化及与其他元素生成化合物而影响复合性能，该涂层在高温下能够防止钛材氧化并阻隔有害元素（C、N等）扩散的隔离涂料。

Description

一种钛钢复合板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种钛钢复合板的制备方法，属于材料加工领域。
背景技术
钛钢复合板充分的利用覆层钛材获得优异的耐腐蚀性能，利用钢材获得足够的强度，节约了稀贵金属的使用同时，达到降低成本、节约资源、节能减排的目的。生产钛一钢复合板的方法可分为4种：爆炸复合法、扩散复合法、爆炸-轧制法以及轧制复合法。由于钛元素高温下非常活泼，在复合过程中界面上易形成 TiC、TiFe 金属化合物，这些界面金属化合物的存在会对结合性能及在变形中的界面相容性产生很大影响，从而影响该复合材料的使用性能。爆炸复合法能够满足钛-钢复合板的结合强度，但存在成材率相对低、环境污染、噪音及安全等方面的不足。
热轧复合对界面结合处的洁净度、过渡层性能、焊缝的强度和完整性、加热温度、保温时间以及首道次压下量等条件要求高，所以这种方法操作难度大，不利于复合板的规模化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛钢复合板的制备方法，采用简单的涂层防渗技术解决界面元素扩散问题，提高复合板性能，具体包括以下步骤：
（1）复合坯的准备：对钢板和钛板坯料进行表面处理，清除氧化层、污渍，并对坯料各个面的毛刺进行打磨，保证光滑平整。
（2）复合坯涂覆涂料层和组坯：选择钛钢组合坯相互接触的表面，在接触的钛材表面上涂上耐高温防渗碳渗氮隔离涂层，放在室温下进行干燥处理；干燥处理完成后将钛坯两两对正叠置，中间放入钢坯，完成组坯得到复合坯。
（3）板坯的焊接密封处理：对复合坯复合面四周进行焊接密封，在最后焊合处留出一定尺寸的未焊合区，用以对复合板坯间隙抽真空，抽完真空后对未焊合区进行焊接密封。
（4）加热和保温处理：将复合坯放在加热炉内进行加热→保温→再加热→再保温处理。
（5）复合板轧制处理：取出保温后的复合坯进行多道次轧制，轧制完成后对复合坯进行空冷处理，空冷处理后将轧制好的复合板进行切边、拉矫平整处理得到钛钢复合板。
本发明步骤（1）中所用钛板厚度大于2mm，钢板厚度大于5mm。
本发明步骤（3）中真空度为10-2~10-3Pa。
本发明所述加热和保温处理：的条件为：第一次加热至500～700℃；保温40～80min后，再加热到830～890℃，保温25～60min。
本发明所述复合板轧制处理的条件为：首道次压下量超过25%，末道次压下量不超过15%，总压下量为60%～70%，轧制速度为0.1mm/s～1.0mm/s。
本发明空冷处理后将轧制好的板坯进行切边、拉矫平整处理。
本发明的采用“涂层保护钛材”热轧复合，组坯采用钛-钢-钛对称组坯，采用的涂层具有高温防渗保护作用，在高温下免受其他杂质元素的扩散和氧化，阻隔C、N等元素的扩散，避免或减少不利化合物的形成，操作简单有效，保证复合板满足性能要求和使用要求的情况下，减少了在接触面增加过渡层或隔离层的麻烦。
本发明的有益效果：
（1）本发明所述方法可以减少界面元素扩散，有抑制脆性相析出、减少界面反应的作用，进一步提高复合坯的界面结合强度。
（2）本发明用耐高温防渗碳渗氮隔离涂层保护钛材在高温下免受其他杂质元素的扩散和氧化的影响，阻隔C、N等元素的扩散，避免或减少脆性金属间化合物的形成，从而达到优化复合性能的目的，该方法环保安全、提高了生产效率，降低生产成本，能够实现大批量生产的要求。
（3）本发明所述方法工艺简单，节约金属，改进通过使用“中间过渡层”减少元素扩散生产钛钢复合板的方法。
（4）本发明通过改进工艺来提高复合板的结合性能，通过分段加热保温和采用涂层相结合的方法热轧生产钛钢复合板，现有工业生产钛钢复合板从来没有的方法。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
一种钛钢复合板的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）复合坯的准备：对钢板和钛板坯料进行表面处理，清除氧化层、污渍，并对坯料各个面的毛刺进行打磨，保证光滑平整。
（2）复合坯涂覆涂料层和组坯：选择钛钢组合坯相互接触的表面，在接触的钛材表面上涂上耐高温防渗碳渗氮隔离涂层，放在室温下进行干燥处理；干燥处理完成后将钛坯两两对正叠置，中间放入钢坯，完成组坯得到复合坯。
（3）板坯的焊接密封处理：对复合坯复合面四周进行焊接密封，在最后焊合处留出一定尺寸的未焊合区，用以对复合板坯间隙抽真空，抽完真空（真空度为10-2~10-3Pa）后对未焊合区进行焊接密封。
（4）加热和保温处理：将复合坯放在加热炉内进行加热→保温→再加热→再保温处理，第一次加热至500～700℃；保温40～80min后，再加热到830～890℃，保温25～60min。
（5）复合板轧制处理：取出保温后的复合坯进行多道次轧制，首道次压下量超过25%，末道次压下量不超过15%，总压下量为60%～70%，轧制速度为0.1mm/s～1.0mm/s，轧制完成后对复合坯进行空冷处理，空冷处理后将轧制好的板坯进行切边、拉矫平整处理得到钛钢复合板，如图1所示。
本发明实施例中所用耐高温防碳氮共渗涂料为九星热处理材料有限公司生产的“FCN-1防碳氮共渗涂料”。
实施方式一
钢板：选用Q235，厚度为25mm，长度为50mm，宽度为25mm。
钛板：选用TA1，厚度为3mm，长度为50mm，宽度为25mm。
加热和保温处理条件为：先加热到500℃，保温60min，再加热到850℃，保温25min；
复合板轧制处理条件为：首道次压下量为32%，末道次压下量为1.9%，压下量分别为10mm、4mm、2mm、0.6mm，总压下量为60%，轧制速度为0.5mm/s。
本实施例所制备得到的钛钢复合板测试性能为：根据GB/T6396-2008标准要求进行力学性能实验，测得剪切强度为176MPa，抗拉强度为559MPa，伸长率为39.6%；超过日本工业标准JIS 0601规定的钛钢复合材料和GB8547-2006标准的1类和2类复合板剪切强度140MPa，抗拉强度496MPa，伸长率27.5%，各项力学性能均达到国家标准。
实施方式二
钢板：选用Q235，厚度为25mm，长度为50mm，宽度为25mm。
钛板：选用TA1，厚度为3mm，长度为50mm，宽度为25mm。
加热和保温处理条件为：先加热到600℃，保温60min，再加热到830℃，保温50min；
复合板轧制处理条件为：首道次压下量为32%，末道次压下量为1.9%，压下量分别为10mm、4mm、2mm、0.6mm，总压下量为60%，轧制速度为0.1mm/s。
本实施例所制备得到的钛钢复合板测试性能为：根据GB/T6396-2008标准要求进行力学性能实验，测得剪切强度为182MPa，抗拉强度为562MPa，伸长率为41%；超过日本工业标准JIS 0601规定的钛钢复合材料和GB8547-2006标准的1类和2类复合板剪切强度140MPa，抗拉强度496MPa，伸长率27.5%，各项力学性能均达到国家标准。
实施方式三
钢板：选用Q235，厚度为30mm，长度为70mm，宽度为35mm。
钛板：选用TA1，厚度为6mm，长度为7mm，宽度为35mm。
加热和保温处理条件为：先加热到700℃，保温40min，再加热到890℃，保温30min；
复合板轧制处理条件为：首道次压下量为35%，末道次压下量为2%，压下量分别为15mm、5mm、4mm、1.2mm，总压下量为60%，轧制速度为0.8mm/s。
本实施例所制备得到的钛钢复合板测试性能为：根据GB/T6396-2008标准要求进行力学性能实验，测得剪切强度为181MPa，抗拉强度为568MPa，伸长率为40.2%；超过日本工业标准JIS 0601规定的钛钢复合材料和GB8547-2006标准的1类和2类复合板剪切强度140MPa，抗拉强度496MPa，伸长率27.5%，各项力学性能均达到国家标准。

Claims (5)

1.一种钛钢复合板的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）复合坯的准备：对钢板和钛板坯料进行表面处理，清除氧化层、污渍，并对坯料各个面的毛刺进行打磨，保证光滑平整；
（2）复合坯涂覆涂料层和组坯：选择钛钢组合坯相互接触的表面，在接触的钛材表面上涂上耐高温防渗碳渗氮隔离涂层，放在室温下进行干燥处理；干燥处理完成后将钛坯两两对正叠置，中间放入钢坯，完成组坯得到复合坯；
（3）板坯的焊接密封处理：对复合坯的复合面四周进行焊接密封，在最后焊合处留出一定尺寸的未焊合区，用于对复合板坯间隙抽真空，抽完真空后对未焊合区进行焊接密封；
（4）加热和保温处理：将复合坯放在加热炉内进行加热→保温→再加热→再保温处理；
（5）复合板轧制处理：取出保温后的复合坯进行多道次轧制，轧制完成后对复合坯进行空冷处理，空冷处理后将轧制好的复合板进行切边、拉矫平整处理得到钛钢复合板。
2.根据权利要求1所述钛钢复合板的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所用钛板厚度大于2mm，钢板厚度大于5mm。
3.根据权利要求1所述钛钢复合板的制备方法，其特征在于：步骤（3）中真空度为10-2~10-3Pa。
4.根据权利要求1所述钛钢复合板的制备方法，其特征在于：步骤（4）中加热和保温处理：的条件为：第一次加热至500～700℃；保温40～80min后，再加热到830～890℃，保温25～60min。
5.根据权利要求1所述钛钢复合板的制备方法，其特征在于：步骤（5）中复合板轧制处理的条件为：首道次压下量超过25%，末道次压下量不超过15%，总压下量为60%～70%，轧制速度为0.1mm/s～1.0mm/s。
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