CN110153185B - 一种金属多层板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及一种金属多层板的制备方法，包括以下步骤：通过对第一金属多层板进行轧制，获取与所述第一金属多层板各层厚度比例相同的第二金属多层板；在预设时间内对所述第二金属多层板进行加热，使所述第二金属多层板的中间层充分奥氏体化；对加热后的所述第二金属多层板进行淬火处理，使所述第二金属多层板的中间层发生相变，形成具有高强度的第三金属多层板。由此，可以得到界面影响区域比例更高的新的多层板,使最终得到的产品在维持较低的生产成本以及耐腐蚀的前提下既具有高强度,又具备较高的拉伸塑性，且本发明所提供的方法易于在工业上形成规模化生产。

Description

一种金属多层板的制备方法
技术领域
本发明实施例涉及金属复合材料领域，尤其涉及一种具有高强度和一定塑性的金属多层板的制备方法。
背景技术
低碳钢在工业生产中具有成本低的显著优势，但其在应用过程中不耐腐蚀。为了保持较低的生产成本的同时提高其服役过程中的耐腐蚀性能，以低碳钢作为基体材料，通过热轧的方式生产出两侧是较薄的304SS层，中间是低碳钢层的“三明治”结构的金属多层板。
金属材料有两个重要的力学性质，即屈服强度和均匀拉伸伸长率(简称塑性)。高的屈服强度可使金属在发生塑性变形之前承担大的载荷，而大塑性则可使其在破坏之前进行较大的塑性变形，避免发生突然的灾难性的破坏。传统的高强度的金属材料在增加其塑性的同时强度会有一定的损失。人们面临的极大挑战是怎样在保持高强度的同时提高材料的塑性。上述“三明治”结构的金属多层板(304 SS(0.37mm)/Low C(2.60mm)/304 SS(0.37mm))屈服强度较低，可以通过淬火的方式使中间的低碳钢发生马氏体相变提升其屈服强度，但淬火后的金属多层板塑性很差，如何能够通过一种有效的技术手段，使其屈服强度提高的同时获得较大的塑性，是本发明旨在解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种金属多层板的制备方法，可以使金属多层板能够具有高强度，高塑性，耐腐蚀的特点。
该金属多层板的制备方法，具体包括以下步骤：
通过对第一金属多层板进行轧制，获取与所述第一金属多层板各层厚度比例相同的第二金属多层板；
在预设时间内对所述第二金属多层板进行加热，使所述第二金属多层板的中间层充分奥氏体化；
对加热后的所述第二金属多层板进行淬火处理，使所述第二金属多层板的中间层发生相变，形成具有高强度的第三金属多层板。
在一个可能的实施方式中，所述第一金属多层板的两侧为奥氏体不锈钢层，中间层为低碳钢层。
在一个可能的实施方式中，所述方法还包括：
对第一金属多层板进行机械打磨，并对打磨后的所述第一金属多层板进行去污处理。
在一个可能的实施方式中，所述对打磨后的所述第一金属多层板进行去污处理，具体包括：
首先用3％盐酸酒精溶液对所述第一金属多层板表面做去污处理后，再用无水乙醇进行清洗。
在一个可能的实施方式中，所述对第一金属多层板进行轧制，具体包括：
将所述第一金属多层板放置在由上下两组轧辊构成的轧辊通道中，利用上下两组轧辊对所述第一金属多层板的上下表面同时进行轧制加工；
每当一个道次轧制完成后，再将所述第一金属多层板相对轧制方向进行对调，进行下一道次轧制；
重复上述步骤，直至得到与所述第一金属多层板各层厚度比例相同的第二金属多层板。
在一个可能的实施方式中，所述金属多层板经过室温轧制工序后至少使所述金属多层板的轧制压下率大于55％。
在一个可能的实施方式中，所述在预设时间内对所述第二金属多层板进行加热，具体包括：将第二金属多层板放在马弗炉中进行加热处理，设置温度为920℃，时间为18分钟，以使中间层的低碳钢充分奥氏体化。
本发明实施例中提供的一种金属多层板的制备方法，主要通过对所述热轧多层板在室温下进行冷轧，再对其进行淬火处理，一方面可以得到界面影响区域比例更高的新的金属多层板,并且使最终得到的产品维持较低的生产成本以及耐腐蚀的前提下既具有高强度,其屈服强度可达到09Gpa,同时又具备较高的拉伸塑性，其均匀伸长率为7.2％。另一方面，本发明所提供的方法还能够在工业上形成规模化生产。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的金属多层板的制备方法的流程图；
图2为本发明实施例中提供的第二金属多层板TD面抛光后的光学显微镜图片；
图3为本发明实施例中提供的多层板界面两侧的硬度分布图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方法进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动成果前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系，运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
本发明所公开的方法还可以应用于其他种类不同层厚的金属多层板材料的制备，根据多层板的具体特性做适当的参数调整即可。在本实施例中所采用的金属多层板为三层结构，其两侧为304不锈钢层，中间为低碳钢层，图1为本发明实施例中提供的金属多层板的制备方法的流程图，如图1所示，该方法具体包括：
S101、对第一金属多层板进行机械打磨，并对打磨后的所述第一金属多层板进行去污处理；
其中，去污处理具体为：
首先用3％盐酸酒精溶液对所述第一金属多层板表面做去污处理后，再用无水乙醇进行清洗。
S102、通过对第一金属多层板进行轧制，获取与所述第一金属多层板各层厚度比例相同的第二金属多层板；
本实施例中采用的第一金属多层板的初始厚度为3.34mm，其中两侧的304不锈钢层的厚度均为0.37mm，低碳钢层的厚度为2.6mm。
其中，对第一金属多层板进行轧制具体包括：
将第一金属多层板放置在由上下两组轧辊构成的轧辊通道中，利用上下两组轧辊对第一金属多层板的上下表面同时进行轧制加工；每当一个道次轧制完成后，再将第一金属多层板按相对轧制方向进行对调，进行下一道次轧制；重复上述步骤，直至得到与第一金属多层板各层厚度比例相同的第二金属多层板。
按上述方法获得的第二金属多层板的厚度为1.5mm，如图2所示，其中两侧的304不锈钢层的厚度均为0.17mm，低碳钢层的厚度为1.16mm。
在本实施例中，轧辊的转速为1m/s，经过20道次常温轧制，每道次压下量≤0.1mm。且第一金属多层板经过轧制工序后至少其的轧制压下率大于55％。
S103、在预设时间内对所述第二金属多层板进行加热，使所述第二金属多层板的中间层充分奥氏体化；
其中，在预设时间内对所述第二金属多层板进行加热，具体为：将第二金属多层板放在马弗炉中进行加热处理，设置温度为920℃，时间为18分钟，以使中间层的低碳钢充分奥氏体化。
S104、对加热后的所述第二金属多层板进行淬火处理，使所述第二金属多层板的中间层发生相变，形成具有高强度的第三金属多层板。
在到达预定的时间后，将第二金属多层板迅速取出马弗炉进行淬火处理，使第二金属多层板中的低碳钢发生相变，形成高强度的低碳马氏体(即第三金属多层板)，最终得到两边软中间硬的结构。
图3为本发明实施例中提供的多层板界面两侧的硬度分布图，如图3所示，低碳钢中发生马氏体相变形成硬度较高的马氏体后，其界面影响区的厚度大约为0.30mm，占总厚度由9％提高至20％。该结构能够实现900Mpa拉伸屈服强度，且具有7.2％的伸长率。
根据本实施例中公开的方法制备的金属多层板，其屈服强度远远高于初始态金属多层板的屈服强度，和金属多层板中的304不锈钢的屈服强度，由于淬火过程中低碳钢层发生了马氏体相变，中间的低碳钢层形成了高强度的低碳马氏体，在拉伸过程中，发生了应力分配，应力主要由硬度更高的低碳马氏体层承担，使得低强度的304不锈钢层所承担的应力远远小于工程应力，从而使材料保持高屈服强度。
在此需要说明的是：轧制不改变各层所占的比例，屈服强度保持不变的同时，材料的塑性得到了提升，这一结果来源于背应力的作用。由于两侧的304不锈钢层具有较强的加工硬化能力，当中间的低碳马氏体层想要发生局部变形的时候受到了两边的304不锈钢层的约束，多层板中发生应变分配，抑制了低碳钢的局部変形，提高了多层板的塑性，导致几何必需位错塞积在软硬层界面，形成很大背应力强化，界面影响区域所占的比例越大，这种应变分配效应就越显著，抑制中间低碳马氏体层发生局部变形的能力就越强，材料的塑性就越大，均质的低碳马氏体几乎没有塑性。
由此，通过上述方法制备金属多层板，能够使最终得到的产品维持较低的生产成本，以及在耐腐蚀的前提下既具有高强度(其屈服强度可达到09Gpa),同时又具备较高的拉伸塑性(其均匀伸长率为7.2％)。另一方面，本发明所提供的方法还能够在工业上形成规模化生产。
以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但是作为范例，本发明并不限制与以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的同等修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种金属多层板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过对第一金属多层板进行轧制，获取与所述第一金属多层板各层厚度比例相同的第二金属多层板；
其中，所述第一金属多层板为三层结构，中间层为低碳钢，两侧层为奥氏体不锈钢；
在预设时间内对所述第二金属多层板进行加热，使所述第二金属多层板的中间层的低碳钢充分奥氏体化；
对加热后的所述第二金属多层板进行淬火处理，使所述第二金属多层板的中间层的低碳钢发生马氏体相变，形成具有高强度的第三金属多层板。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对第一金属多层板进行机械打磨,并对打磨后的所述第一金属多层板进行去污处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对打磨后的所述第一金属多层板进行去污处理，具体包括：
首先用3%盐酸酒精溶液对所述第一金属多层板表面做去污处理后，再用无水乙醇进行清洗。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对第一金属多层板进行轧制，具体包括：
将所述第一金属多层板放置在由上下两组轧辊构成的轧辊通道中，利用上下两组轧辊对所述第一金属多层板的上下表面同时进行轧制加工；
每当一个道次轧制完成后，再将所述第一金属多层板相对轧制方向进行对调，进行下一道次轧制；
重复上述步骤，直至得到与所述第一金属多层板各层厚度比例相同的第二金属多层板。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一金属多层板经过室温轧制工序后至少使所述金属多层板的轧制压下率大于55%。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在预设时间内对所述第二金属多层板进行加热，具体包括：将第二金属多层板放在马弗炉中进行加热处理，设置温度为920℃，时间为18分钟，以使中间层的低碳钢充分奥氏体化。
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