CN108393352A - 一种双相不锈钢/高强钢复合板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双相不锈钢/高强钢复合板，属于复合钢板领域，包括层叠的超高强度合金钢BR1500HS层和双相不锈钢S32750层。本发明通过将超高强度合金钢BR1500HS层和双相不锈钢S32750层层叠，得到相比HY舰艇结构钢性能更为优异的复合钢种，使双相不锈钢S32750层具备超高强度合金钢力学性能的同时，提高其耐蚀性能，适用于海洋环境。实施例的数据表明，本发明提供的双相不锈钢/高强钢复合板的屈服强度为1012～1237MPa，抗拉强度为1497～1599MPa，在海水中的腐蚀电流密度为4.02×10‑8～4.37×10‑8A/cm2。

Description

一种双相不锈钢/高强钢复合板及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属复合板材加工技术领域，尤其涉及一种双相不锈钢/高强钢复合板及其制备方法。
背景技术
随着人类对于海洋的不断探索，海水腐蚀、高压的环境不可避免，唯一有效的措施就是开发性能更为优异的结构功能材料。耐腐蚀性能和力学性能很大程度上决定了设备的服役寿命。国际上常见的利用舰艇结构钢作为主要的外壳材料。它具有良好的耐腐蚀性能和较高的屈服强度，最高能达910MPa。但是，面对更深的海水压力以及更严重的服役环境，其性能仍有不足，对于屈服强度的能力亟待提高。
金属层状复合板的研制、生产与应用已引起广泛的关注，目前研制生产的金属复合板材主要包括：铝/铝、铝/铜、钢/铝、钛/钢、铜/铝、铜/钢、铝/镁、铝/钛等，由于力学性能和耐蚀性能的要求，这些复合板材并不能够达到海洋恶劣环境的使用要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双相不锈钢/高强钢复合板及其制备方法。本发明提供的双相不锈钢/高强钢复合板，在具备超高强度合金钢力学性能的同时，提高其耐蚀性能，适用于海洋环境。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种双相不锈钢/高强钢复合板，包括层叠的超高强度合金钢BR1500HS层和双相不锈钢S32750层。
优选地，所述超高强度合金钢BR1500HS层包括以下质量百分比的元素：C 0.19～0.25％，B 0.0008～0.005％，Mn 1.10～1.4％,Cr 0.15～0.35％，Al 0.02～0.06％，Ti0.02～0.05％，P≤0.025％，S≤0.015％，余量的Fe。
优选地，所述超高强度合金钢BR1500HS层的屈服强度为1200～1400MPa，抗拉强度为1500～1750MPa。
优选地，所述双相不锈钢S32750层包括以下质量百分比的元素：C≤0.03％，Si≤0.08％，Mn≤1.20％，Cr:24～26％，Ni 6.0～8.0％，Mo 3.0～5.0％，P≤0.035％，S≤0.02％，余量的Fe。
优选地，所述双相不锈钢S32750层的屈服强度为500～700MPa，抗拉强度为800～1000MPa。
本发明还提供了上述技术方案所述双相不锈钢/高强钢复合板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将超高强度合金钢BR1500HS板和双相不锈钢S32750板叠轧，得到复合板，所述超高强度合金钢BR1500HS板和双相不锈钢S32750板间涂覆银基钎料；
(2)将所述步骤(1)得到的复合板焊接，得到焊接复合板；
(3)将所述步骤(2)得到的焊接复合板进行热轧复合，得到双相不锈钢/高强钢复合板。
优选地，所述步骤(1)中银基钎料的厚度为10～15μm。
优选地，所述步骤(1)中叠轧的压强为30～60MPa。
优选地，所述步骤(3)中热轧复合的温度为700～1100℃，轧制压下率为20～60％，轧制速度为0.5～1.5m/s。
优选地，所述步骤(3)中热轧复合的退火温度为600～900℃，所述热轧复合的退火保温时间为5～30分钟。
本发明提供了一种双相不锈钢/高强钢复合板，包括层叠的超高强度合金钢BR1500HS层和双相不锈钢S32750层。本发明通过将超高强度合金钢BR1500HS层和双相不锈钢S32750层层叠，得到相比HY舰艇结构钢性能更为优异的复合钢种，使双相不锈钢S32750层具备超高强度合金钢力学性能的同时，提高其耐蚀性能，适用于海洋高压环境。实施例的数据表明，本发明提供的双相不锈钢/高强钢复合板的屈服强度为1012～1237MPa，抗拉强度为1497～1599MPa，在海水中的腐蚀电流密度为4.02×10-8～4.37×10-8A/cm2。
进一步地，本发明在制备的复合板的过程中使用了银基钎料，制得的复合板界面结合紧密，且利用了热轧复合的工艺，该方法简单实用，适合工业大规模生产。
具体实施方式
本发明提供了一种双相不锈钢/高强钢复合板，包括层叠的超高强度合金钢BR1500HS层和双相不锈钢S32750层。
在本发明中，所述超高强度合金钢BR1500HS层优选包括以下质量百分比的元素：C0.19～0.25％，B 0.0008～0.005％，Mn 1.10～1.4％,Cr 0.15～0.35％，Al 0.02～0.06％，Ti 0.02～0.05％，P≤0.025％，S≤0.015％，余量的Fe。本发明对超高强度合金钢BR1500HS的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可，具体的，如厚度为2cm～17cm的超高强度合金钢BR1500HS层。
在本发明中，所述超高强度合金钢BR1500HS层的屈服强度优选为1200～1400MPa；抗拉强度优选为1500～1750MPa。
在本发明中，所述双相不锈钢S32750层优选包括以下质量百分比的元素：C≤0.03％，Si≤0.08％，Mn≤1.20％，Cr:24～26％，Ni 6.0～8.0％，Mo 3.0～5.0％，P≤0.035％，S≤0.02％，余量的Fe。本发明对双相不锈钢S32750的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可，具体的，如厚度为0.5cm～6cm的双相不锈钢S32750层。
在本发明中，所述双相不锈钢S32750层的屈服强度优选为500～700MPa；抗拉强度优选为800～1000MPa。
本发明还提供了上述技术方案所述双相不锈钢/高强钢复合板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将超高强度合金钢BR1500HS板和双相不锈钢S32750板叠轧，得到复合板，所述超高强度合金钢BR1500HS板和双相不锈钢S32750板间涂覆银基钎料；
(2)将所述步骤(1)得到的复合板焊接，得到焊接复合板；
(3)将所述步骤(2)得到的焊接复合板进行热轧复合，得到双相不锈钢/高强钢复合板。
本发明将超高强度合金钢BR1500HS板和双相不锈钢S32750板叠轧，得到复合板，所述超高强度合金钢BR1500HS板和双相不锈钢S32750板间涂覆银基钎料。在本发明中，所述超高强度合金钢BR1500HS板和双相不锈钢S32750板叠轧前还优选包括：对所述超高强度合金钢BR1500HS板和双相不锈钢S32750板分别进行机械打磨。本发明对所述机械打磨的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的机械打磨即可。本发明中，所述机械打磨能够去除表面氧化膜和油脂，并使板材表面具有粗糙度，以增加复合板的界面结合强度。
在本发明中，所述银基钎料的厚度优选为10～15μm，更优选为12～14μm。本发明对所述银基钎料的组成没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的银基钎料即可。
在本发明中，所述叠轧的压强优选为30～60MPa，更优选为45～50MPa。
得到复合板后，本发明将所述复合板沿焊接，得到焊接复合板。在本发明中，所述焊接的温度优选为760～790℃，更优选为770～775℃。本发明中，将所述复合板焊接能够避免后续热轧复合过程中结合界面的氧化行为，提高双相不锈钢/高强钢复合板的耐腐蚀性能。
得到焊接复合板后，本发明将所述焊接复合板进行热轧复合，得到双相不锈钢/高强钢复合板。在本发明中，所述热轧复合的温度优选为700～1100℃，更优选为750～900℃，最优选为800℃；热轧复合的轧制压下率优选为20～60％，更优选为35～55％，最优选为40～45％；热轧复合的轧制速度优选为0.5～1.5m/s，更优选为1m/s。本发明对加热至热轧复合温度的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的加热方式即可，具体的，如随炉加热。
在本发明中，所述热轧复合的退火温度优选为600～900℃，更优选为650～850℃，最优选为700～800℃；所述热轧复合的退火保温时间优选为5～30分钟，更优选为10～15分钟。
下面结合实施例对本发明提供的双相不锈钢/高强钢复合板及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
超高强度合金钢BR1500HS成分的质量百分比为，C:0.21％，B:0.0032％，Mn:1.10％，Cr:0.31％，Al:0.03％，Ti:0.04％，P:0.017％，S:0.019％，余量为Fe；屈服强度为1347MPa，抗拉强度为1699MPa。双相不锈钢S32750成分的质量百分比为，C:0.012％，Si:0.07％，Mn:1.02％，Cr:24.4％，Ni:6.7％，Mo:3.3％，P:0.027％，S:0.02％，余量为Fe；屈服强度为633MPa，抗拉强度为927MPa。
将超高强度合金钢BR1500HS和双相不锈钢S32750进行机械打磨，清除表面的氧化膜和油脂，并使板材表面具有粗糙度，以增加复合板的界面结合强度。将双相不锈钢和高强钢内侧涂覆10μm厚度银基钎料，合并后在坯料表面施加压强为30MPa作用力，在电阻炉中加热至760℃进行焊接，其后进行热轧。采用随炉加热，热轧温度为800℃，轧制速度0.5m/s，轧制压下率为40％，退火温度选取700℃，保温时间30分钟，得到双相不锈钢/高强钢复合板，包括厚度为2cm的超高强度合金钢BR1500HS层，厚度为0.5cm的双相不锈钢S32750层。
实施例2
超高强度合金钢BR1500HS成分的质量百分比为，C:0.20％，B:0.002％，Mn:1.12％，Cr:0.29％，Al:0.05％，Ti:0.039％，P:0.015％，S:0.01％，余量为Fe；屈服强度为1397MPa，抗拉强度为1618MPa。双相不锈钢S32750成分的质量百分比为，C:0.009％，Si:0.05％，Mn:0.99％，Cr:25.3％，Ni:6.3％，Mo:3.2％，P:0.021％，S:0.01％，余量为Fe；屈服强度为642MPa，抗拉强度为933MPa。
将超高强度合金钢BR1500HS和双相不锈钢S32750进行机械打磨，清除表面的氧化膜和油脂，并使板材表面具有粗糙度，以增加复合板的界面结合强度。将双相不锈钢和高强钢内侧涂覆15μm厚度银基钎料，合并后在坯料表面施加压强为60MPa作用力，在电阻炉中加热至790℃进行焊接，其后进行热轧。采用随炉加热，热轧温度为750℃，轧制速度1.5m/s，轧制压下率为35％，退火温度选取650℃，保温时间10分钟，得到双相不锈钢/高强钢复合板，包括厚度为17cm的超高强度合金钢BR1500HS层，厚度为6cm的双相不锈钢S32750层。
实施例3
超高强度合金钢BR1500HS成分的质量百分比为，C:0.22％，B:0.0042％，Mn:1.13％，Cr:0.22％，Al:0.02％，Ti:0.03％，P:0.021％，S:0.0009％，余量为Fe；屈服强度为1276MPa，抗拉强度为1721MPa。0双相不锈钢S3275成分的质量百分比为，C:0.012％，Si:0.04％，Mn:0.87％，Cr:25.1％，Ni:6.5％，Mo:4.7％，P:0.028％，S:0.005％，余量为Fe；屈服强度为589MPa，抗拉强度为987MPa。
将超高强度合金钢BR1500HS和双相不锈钢S32750进行机械打磨，清除表面的氧化膜和油脂，并使板材表面具有粗糙度，以增加复合板的界面结合强度。将双相不锈钢和高强钢内侧涂覆12μm厚度银基钎料，合并后在坯料表面施加压强为45MPa作用力，在电阻炉中加热至770℃进行焊接，其后进行热轧。采用随炉加热，热轧温度为1100℃，轧制速度1m/s，轧制压下率为45％，退火温度选取850℃，保温时间30分钟，得到双相不锈钢/高强钢复合板，包括厚度为2cm的超高强度合金钢BR1500HS层，厚度为6cm的双相不锈钢S32750层。
实施例4
超高强度合金钢BR1500HS成分的质量百分比为，C:0.24％，B:0.004％，Mn:1.32％，Cr:0.20％，Al:0.02％，Ti:0.03％，P:0.022％，S:0.009％，余量为Fe；屈服强度为1307MPa，抗拉强度为1663MPa。双相不锈钢S32750成分的质量百分比为，C:0.017％，Si:0.07％，Mn:1.04％，Cr:24.4％，Ni:6.9％，Mo:3.9％，P:0.011％，S:0.005％，余量为Fe；屈服强度为677MPa，抗拉强度为954MPa。
将超高强度合金钢BR1500HS和双相不锈钢S32750进行机械打磨，清除表面的氧化膜和油脂，并使板材表面具有粗糙度，以增加复合板的界面结合强度。将双相不锈钢和高强钢内侧涂覆14μm厚度银基钎料，合并后在坯料表面施加压强为50MPa作用力，在电阻炉中加热至775℃进行焊接，其后进行热轧。采用随炉加热，热轧温度为900℃，轧制速度1m/s，轧制压下率为55％，退火温度选取800℃，保温时间15分钟，得到双相不锈钢/高强钢复合板，包括厚度为17cm的超高强度合金钢BR1500HS层，厚度为0.5cm的双相不锈钢S32750层。
通过力学相应实验证明，在拉伸过程中，实施例1～4制得的双相不锈钢/高强钢复合板无脱落现象，说明已成为一个结合良好的整体。
对实施例1～4制得的双相不锈钢/高强钢复合板的力学及耐腐蚀性能进行测试，结果如表1所示，由表1可以看出，本发明的复合钢板在具有优秀的力学性能的同时保持着优良的耐腐蚀性能，腐蚀环境适用性得到有效提高。
表1实施例1～4制得的双相不锈钢/高强钢复合板的力学及耐腐蚀性能
序号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
屈服强度(MPa) 1132 1012 1069 1237
抗拉强度(MPa) 1547 1497 1581 1599
腐蚀电流密度(A/cm2) 4.21×10-8 4.02×10-8 4.37×10-8 4.13×10-8
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双相不锈钢/高强钢复合板，包括层叠的超高强度合金钢BR1500HS层和双相不锈钢S32750层。
2.根据权利要求1所述的双相不锈钢/高强钢复合板，其特征在于，所述超高强度合金钢BR1500HS层包括以下质量百分比的元素：C 0.19～0.25％，B 0.0008～0.005％，Mn 1.10～1.4％，Cr 0.15～0.35％，Al 0.02～0.06％，Ti 0.02～0.05％，P≤0.025％，S≤0.015％，余量的Fe。
3.根据权利要求2所述的双相不锈钢/高强钢复合板，其特征在于，所述超高强度合金钢BR1500HS层的屈服强度为1200～1400MPa，抗拉强度为1500～1750MPa。
4.根据权利要求1所述的双相不锈钢/高强钢复合板，其特征在于，所述双相不锈钢S32750层包括以下质量百分比的元素：C≤0.03％，Si≤0.08％，Mn≤1.20％，Cr 24～26％，Ni 6.0～8.0％，Mo 3.0～5.0％，P≤0.035％，S≤0.02％，余量的Fe。
5.根据权利要求4所述的双相不锈钢/高强钢复合板，其特征在于，所述双相不锈钢S32750层的屈服强度为500～700MPa，抗拉强度为800～1000MPa。
6.权利要求1～5任意一项所述双相不锈钢/高强钢复合板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将超高强度合金钢BR1500HS板和双相不锈钢S32750板叠轧，得到复合板，所述超高强度合金钢BR1500HS板和双相不锈钢S32750板间涂覆银基钎料；
(2)将所述步骤(1)得到的复合板焊接，得到焊接复合板；
(3)将所述步骤(2)得到的焊接复合板进行热轧复合，得到双相不锈钢/高强钢复合板。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中银基钎料的厚度为10～15μm。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中叠轧的压强为30～60MPa。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中热轧复合的温度为700～1100℃，轧制压下率为20～60％，轧制速度为0.5～1.5m/s。
10.根据权利要求6或8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中热轧复合的退火温度为600～900℃，所述热轧复合的退火保温时间为5～30分钟。
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