CN108405649B - 一种异构结构铁素体钢板及其制备方法 - Google Patents

一种异构结构铁素体钢板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种异构结构铁素体钢板及其制备方法，属于钢板制备技术领域。该制备方法通过堆焊、轧制和退火处理工艺将粗晶和细晶的合理混合，不但解决了现有钢板塑性较差的问题，也保证了板材的强度，最终保证了钢板的强韧性。本发明制备方法简单，提高了加工效率、节约成本，并实现了对工件微观组织及宏观力学性能的有效调控。

Description

一种异构结构铁素体钢板及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢板制备技术领域，具体涉及一种异构结构铁素体钢板及其制备方法。
背景技术
作为最重要的结构材料之一，钢铁材料在国民经济中扮演举足轻重的作用。新一代钢铁材料正不断向低密度、高强度、高韧性等方面发展。传统的钢铁材料主要是通过材料合金成分、相组成、晶粒大小等方面对板材的综合性能进行调控，以满足相关的使用性能要求。传统钢材一般是经过冶炼、轧制、整体热处理获得的，钢板内部晶粒大小较为均匀，各区域力学性能相近。为了获得高强度性能，通常采用的方法是通过细化晶粒对组织进行性能优化，但是随着晶粒细化、板材强度增大，其塑性则会随之减小；反之，通过调控晶粒尺寸使板材具有良好的塑性，则使强度会有所下降；这就导致了不能充分兼顾大塑性及高强度的双重需求，使钢板的应用受到了限制，不能完全适应于对强度和韧性均有一定要求的酸碱性环境，如抗动载荷的结构件、涡轮叶片等。
发明内容
本发明的目的是提供一种异构结构铁素体钢板的制备方法，以解决现有钢板不能同时兼顾高强度和高塑性的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种异构结构铁素体钢板的制备方法，包括：
(1)用铁素体钢焊材在铁素体钢板的两侧分别堆焊出铁素体堆焊层，堆焊条件为：焊接电流160-200A，焊接电压22-26V，送丝速度450-550mm/min，行走速度250-350mm/min，氩气保护气流量10-20L/min，工作角度15-20°，焊枪距铁素体钢板的高度4-5mm；
(2)将焊接后的板材在轧制速度为0.3-0.5m/min、每道次轧制下压量为0.8-1.2mm的条件下轧制7-10道次；
(3)将轧制后的板材在650-750℃的条件下保温4-6min，然后冷却，制得异构结构铁素体钢板。
本发明以铁素体不锈钢为基材通过特殊的堆焊工艺在板材两面形成铁素体堆焊层，再通过特殊轧制和退火工艺处理，在细晶粒的铁素体钢板两面形成粗晶粒(晶粒尺寸为4-10μm)的铁素体堆焊层，从而形成异构结构板材，通过内部为细晶粒(晶粒尺寸小于1μm)的不锈钢基材保留了原有的板材强度，同时外部的粗晶粒堆焊层又满足了塑性的要求，通过对粗晶和细晶的合理混合，不但解决了现有钢板塑性较差的问题，也保证了板材的强度，最终保证了钢板的强韧性。
结合本发明的特殊焊接工艺，本发明采用焊枪夹持材料(焊材)为与基材相同的铁素体钢，保证了焊缝金属的性能；本发明采用上述特定的焊接工艺参数在基体两面(正面和背面)堆焊铁素体沉积层，通过该焊接工艺堆焊出的堆焊层其焊道表面成型良好、无内部缺陷和明显飞溅；沉积完后，对整个板材进行轧制变形，最后在特定的退火工艺处理下再结晶，因基体原始组织与堆焊层组织不同，通过变化不同基体厚度、控制轧制参数及热处理工艺，从而获得堆焊层与基体晶粒大小不同的异构结构，通过轧制和退火处理，获得从内至外不同大小的晶粒。进一步地，在本发明较佳的实施例中，在步骤(1)中，堆焊时，相邻两个焊道之间的搭接量为焊道厚度的1/3。
在堆焊时，会有多次的堆焊过程才会形成堆焊层，焊道之间会有1/3的重叠区域，为了确保堆焊层的平整性，本发明将两个焊道之间的搭接量设计为焊道厚度的1/3。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，在步骤(1)中，所述堆焊条件为：焊接电流170-190A，焊接电压23-25V，送丝速度480-520mm/min，行走速度280-320mm/min，氩气保护气流量14-16L/min，工作角度16-19°，焊枪距铁素体钢板的高度4.2-4.8mm。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，在步骤(3)中，所述将轧制后的板材在680-720℃的条件下保温5min，之后空冷至室温。
上述的制备方法制备得到的异构结构铁素体钢板。
本发明具有以下有益效果：
本发明的制备方法制得的钢板，其介于板材内部和外部的中粗晶(尺寸可控制在20-150μm)的晶界面积相对较小，晶粒内部容易发生变形，且晶界对位错的阻碍能力较小，变形率大，塑性好，强度低；内部的细晶(可控制在0.1-10μm)晶界面积相对较大，位错密度较大，且晶界对位错阻碍能力较大，表现为高强度的综合力学性能，兼顾粗晶大塑性及细晶高强度的优势，从而获得一种性能优异的高强高韧钢。
本发明利用堆焊工艺在铁素体钢板基材的表面形成相对于基材晶粒较大的晶粒组织，以此对整个板材微观组织进行调控，获得板材内部和外部不同的晶粒大小，从而实现强度高、塑性好的双重目的，为控制材料微观组织提供了新的思路。
本发明提高了加工效率、节约成本，并实现了对工件宏观力学性能的有效调控。
本发明提高了铁素体耐热钢的高温蠕变性能。一般粗晶在高温下蠕变性能要好于细晶，表面这种结构较好，整体结构又能保证高温强度。
附图说明
图1为本发明的异构结构铁素体钢板的组织结构剖面示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明实施例包括但不限于采用430铁素体不锈钢板，选用焊丝牌号为ER430，焊接设备为MIG焊机。
实施例1：
本实施例的异构结构铁素体钢板的制备方法，包括：
(1)用铁素体钢焊材在铁素体钢板的两侧分别堆焊出铁素体堆焊层，堆焊条件为：焊接电流160A，焊接电压22V，送丝速度450mm/min，行走速度250mm/min，氩气保护气流量10L/min，工作角度15°，焊枪距铁素体钢板的高度4mm；相邻两个焊道之间的搭接量为焊道厚度的1/3；铁素体堆焊层与所述铁素体钢板的厚度比为1:2。
(2)将焊接后的板材在轧制速度为0.3m/min、每道次轧制下压量为0.8mm的条件下轧制7道次。
(3)将轧制后的板材在650℃的条件下保温6min，然后空冷至室温，制得异构结构铁素体钢板。
实施例2：
本实施例的异构结构铁素体钢板的制备方法，包括：
(1)用铁素体钢焊材在铁素体钢板的两侧分别堆焊出铁素体堆焊层，堆焊条件为：焊接电流200A，焊接电压26V，送丝速度550mm/min，行走速度350mm/min，氩气保护气流量20L/min，工作角度20°，焊枪距铁素体钢板的高度5mm；相邻两个焊道之间的搭接量为焊道厚度的1/3；铁素体堆焊层与所述铁素体钢板的厚度比为1:3.2。
(2)将焊接后的板材在轧制速度为0.5m/min、每道次轧制下压量为1.2mm的条件下轧制10道次。
(3)将轧制后的板材在750℃的条件下保温4min，然后空冷至室温，制得异构结构铁素体钢板。
实施例3：
本实施例的异构结构铁素体钢板的制备方法，包括：
(1)用铁素体钢焊材在铁素体钢板的两侧分别堆焊出铁素体堆焊层，堆焊条件为：焊接电流170A，焊接电压23V，送丝速度480mm/min，行走速度280mm/min，氩气保护气流量14L/min，工作角度16°，焊枪距铁素体钢板的高度4.2mm；相邻两个焊道之间的搭接量为焊道厚度的1/3；铁素体堆焊层与所述铁素体钢板的厚度比为1:2.5。
(2)将焊接后的板材在轧制速度为0.4m/min、每道次轧制下压量为1mm的条件下轧制8道次。
(3)将轧制后的板材在680℃的条件下保温5min，然后空冷至室温，制得异构结构铁素体钢板。
实施例4：
本实施例的异构结构铁素体钢板的制备方法，包括：
(1)用铁素体钢焊材在铁素体钢板的两侧分别堆焊出铁素体堆焊层，堆焊条件为：焊接电流190A，焊接电压25V，送丝速度520mm/min，行走速度320mm/min，氩气保护气流量16L/min，工作角度19°，焊枪距铁素体钢板的高度4-5mm；相邻两个焊道之间的搭接量为焊道厚度的1/3；铁素体堆焊层与所述铁素体钢板的厚度比为1:3。
(2)将焊接后的板材在轧制速度为0.4m/min、每道次轧制下压量为1mm的条件下轧制9道次。
(3)将轧制后的板材在720℃的条件下保温5min，然后空冷，制得异构结构铁素体钢板。
实施例5：
本实施例的异构结构铁素体钢板的制备方法，包括：
(1)用铁素体钢焊材在铁素体钢板的两侧分别堆焊出铁素体堆焊层，堆焊条件为：焊接电流180A，焊接电压24V，送丝速度500mm/min，行走速度300mm/min，氩气保护气流量15L/min，工作角度18°，焊枪距铁素体钢板的高度4.5mm；相邻两个焊道之间的搭接量为焊道厚度的1/3；铁素体堆焊层与所述铁素体钢板的厚度比为1:3。
(2)将焊接后的板材在轧制速度为0.3-0.5m/min、每道次轧制下压量为1mm的条件下轧制8道次。
(3)将轧制后的板材在700℃的条件下保温5min，然后空冷至室温，制得异构结构铁素体钢板。
试验例
对上述实施例1-5所制得的异构结构铁素体钢板与现有铁素体钢板进行强度、塑性检测，检测结果见表1。
表1
从表1可以看出，本发明实施例制得的异构结构铁素体钢板与现有铁素体钢板相比，其抗拉强度、屈服强度有明显提高，同时伸长率和断面收缩率也更大，说明塑性得到改善。
从图1可以看出，本发明的制备方法制得的钢板，由内至外晶粒逐渐增大，中心部分晶粒最细小，晶界面积相对较大，位错密度较大，且晶界对位错阻碍能力较大，表现为高强度的综合力学性能；其介于板材内部和外部的中粗晶的晶界面积相对较小，晶粒内部容易发生变形，且晶界对位错的阻碍能力较小，变形率大，塑性好，强度低；外部的晶粒尺寸最大，具有良好的塑性，由此使得整个板材兼顾粗晶大塑性及细晶高强度的优势，从而获得一种性能优异的高强高韧钢。
此外，在本发明技术构思的教导下，通过控制板材和堆焊层的厚度比、焊后冷却工艺和轧制工艺，还可以获得板材外部细晶和内部粗晶的结构，从而获得表面硬度、耐磨性好，心部塑性、韧性好的钢板结构。
而且，在本发明技术构思的教导下，铁素体堆焊层与铁素体钢板基层的厚度比也绝非如本发明实施例所限定的那样，根据板材所需的性能，堆焊层厚度可以比基层厚，也可以比基层薄，从而在轧制及退火后形成晶粒中间细两边粗或晶粒中间粗两边细的结构。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种异构结构铁素体钢板的制备方法，其特征在于，包括：
(1)用铁素体钢焊材在铁素体钢板的两侧分别堆焊出铁素体堆焊层，堆焊条件为：焊接电流160-200A，焊接电压22-26V，送丝速度450-550mm/min，行走速度250-350mm/min，氩气保护气流量10-20L/min，工作角度15-20°，焊枪距铁素体钢板的高度4-5mm；
(2)将焊接后的板材在轧制速度为0.3-0.5m/min、每道次轧制下压量为0.8-1.2mm的条件下轧制7-10道次；
(3)将轧制后的板材在650-750℃的条件下保温4-6min，然后冷却，制得异构结构铁素体钢板。
2.根据权利要求1所述的异构结构铁素体钢板的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，堆焊时，相邻两个焊道之间的搭接量为焊道厚度的1/3。
3.根据权利要求1或2所述的异构结构铁素体钢板的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述堆焊条件为：焊接电流170-190A，焊接电压23-25V，送丝速度480-520mm/min，行走速度280-320mm/min，氩气保护气流量14-16L/min，工作角度16-19°，焊枪距铁素体钢板的高度4.2-4.8mm。
4.根据权利要求3所述的异构结构铁素体钢板的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述将轧制后的板材在680-720℃的条件下保温5min，之后空冷至室温。
5.权利要求1-4任一项所述的制备方法制备得到的异构结构铁素体钢板。
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CN109848213B (zh) * 2018-12-06 2020-12-11 南京理工大学 非均匀截面轧制法制备多晶粒尺度镁合金板材的方法
CN114082982A (zh) * 2021-11-09 2022-02-25 南京理工大学 一种高强韧叠层异构钢板的制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58145382A (ja) * 1982-02-22 1983-08-30 Kawasaki Steel Corp クラツド鋼板の製造方法
CN201619268U (zh) * 2010-03-08 2010-11-03 安徽海螺川崎装备制造有限公司 一种金属机件耐磨复合板
CN103008834A (zh) * 2012-11-20 2013-04-03 霍学明 电磁加热用碳钢与奥氏体复合板的加工方法
CN107470619A (zh) * 2017-07-12 2017-12-15 北京煜鼎增材制造研究院有限公司 一种金属零件的增材制造方法

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