RU2422283C1 - Method of producing laminar billet of noncorrosive steel strip or sheet - Google Patents
Method of producing laminar billet of noncorrosive steel strip or sheet Download PDFInfo
- Publication number
- RU2422283C1 RU2422283C1 RU2009145000/02A RU2009145000A RU2422283C1 RU 2422283 C1 RU2422283 C1 RU 2422283C1 RU 2009145000/02 A RU2009145000/02 A RU 2009145000/02A RU 2009145000 A RU2009145000 A RU 2009145000A RU 2422283 C1 RU2422283 C1 RU 2422283C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- nickel
- package
- intermediate layer
- sheet
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к изготовлению горячей прокаткой слоистых заготовок в виде биметаллических нержавеющих полос или листов.The invention relates to the manufacture of hot rolling laminated billets in the form of bimetallic stainless strips or sheets.
Известен способ диффузионной сварки тонких листовых материалов под давлением (а.с. SU №893469 от 04.01.1980 г.), при котором сжатие соединяемых деталей осуществляют через порошок, размещаемый между материалом и пуансоном, создающим давление на материал. Под действием создаваемого порошком локального напряжения в зоне контакта разрушается окисная пленка, обнажая чистые поверхности, что позволяет повысить качество сварки. Частицы порошка принимают размером до 30 мкм.A known method of diffusion welding of thin sheet materials under pressure (a.s. SU No. 893469 dated 04.01.1980), in which the compression of the connected parts is carried out through a powder placed between the material and the punch that creates pressure on the material. Under the action of the local voltage created by the powder in the contact zone, the oxide film is destroyed, exposing clean surfaces, which improves the quality of welding. Powder particles are taken up to 30 microns in size.
Недостаток способа в его пригодности только для диффузионной сварки фольги из пластичных легко окисляемых металлов.The disadvantage of this method is its suitability only for diffusion welding of foil from plastic easily oxidized metals.
Известен ГОСТ 10885-85 «Сталь листовая горячекатаная двухслойная коррозионно-стойкая. Технические условия», в соответствии с которым двухслойные листы изготовляют толщиной от 4 до 120 мм. Способ изготовления не регламентирован. Приведены марки углеродистых и низколегированных сталей основного слоя и сталей плакирующих слоев, в том числе коррозионно-стойких хромоникелевых сталей.Known GOST 10885-85 "Hot-rolled sheet steel two-layer corrosion-resistant. Technical conditions ”, in accordance with which two-layer sheets are made with a thickness of 4 to 120 mm. The manufacturing method is not regulated. The grades of carbon and low alloy steels of the base layer and steels of cladding layers, including corrosion-resistant chromium-nickel steels, are given.
Учитывая несовершенство известных способов изготовления слоистых коррозионно-стойких сталей, ГОСТ 10885-85 предусматривает наличие несплошности сцепления слоев и допускает сопротивление срезу не менее 150 МПа.Given the imperfection of the known methods for manufacturing layered corrosion-resistant steels, GOST 10885-85 provides for the presence of discontinuity in the adhesion of the layers and allows shear resistance of at least 150 MPa.
Известен способ изготовления биметаллического материала (патент RU №2149087 от 24.03.1999), включающий установку между металлическими пластинами промежуточной прокладки, сборку пакета и диффузионное соединение пластин друг с другом через промежуточную прокладку посредством их нагрева и приложения к ним давления в течение определенного времени, при этом соединение пластин осуществляют при давлении от 0,2 МПа до предела текучести материала при температуре соединения. Промежуточная прокладка содержит оксиды свинца, бора, цинка, меди, кремния, висмута, сурьмы и магния, при этом в нее дополнительно введены оксиды алюминия. Техническим результатом изобретения является повышение прочности композиционного материала при снижении его теплопроводности.A known method of manufacturing a bimetallic material (patent RU No. 2149087 dated 03.24.1999), comprising installing an intermediate gasket between the metal plates, assembling the bag and diffusing the plates to each other through the intermediate gasket by heating them and applying pressure to them for a certain time, when this connection of the plates is carried out at a pressure of from 0.2 MPa to the yield strength of the material at the temperature of the connection. The intermediate gasket contains oxides of lead, boron, zinc, copper, silicon, bismuth, antimony and magnesium, while aluminum oxides are additionally introduced into it. The technical result of the invention is to increase the strength of the composite material while reducing its thermal conductivity.
Недостаток данного способа в том, что промежуточная прокладка содержит оксиды металлов, расплавляемые при температуре горячего деформирования стали и снижающие прочность соединительного слоя.The disadvantage of this method is that the intermediate gasket contains metal oxides that melt at the hot deformation temperature of steel and reduce the strength of the connecting layer.
Известен способ соединения металлических поверхностей, при котором между поверхностями помещают порошок с размером частиц в несколько мкм (патент JP №01-087087 от 30.09.1987). Частицы порошка внедряются в металлы соединяемых поверхностей и обеспечивают увеличение силы сопротивления сдвигу.A known method of joining metal surfaces, in which a powder with a particle size of several microns is placed between the surfaces (JP patent No. 01-087087 from 09/30/1987). Powder particles are embedded in the metals of the joined surfaces and provide an increase in shear resistance.
Недостаток данного способа в том, что в его описании не раскрыты виды порошков и их характеристики, а также режимы процесса соединения, что не позволяет использовать данный способ для соединения стальных деталей.The disadvantage of this method is that its description does not disclose the types of powders and their characteristics, as well as the modes of the joining process, which does not allow the use of this method for joining steel parts.
Известен способ соединения металлических поверхностей с использованием металлизованных частиц, размещаемых между соединяемыми поверхностями. Частицы имеют твердость больше, чем твердость соединяемых металлов. При соединении в области контакта создаются напряжения, действующие со стороны частиц на металл, при которых металл пластически деформируется и образуются связи между металлами, в том числе диффузионные. Частицы имеют твердость от 5,5 до 9 ед. по Моосу. В качестве частиц используются такие минералы, как алмазы, корунд, сапфир, магнетит, кварц, кварцит, силицид и искусственные синтетические материалы, включающие оксиды алюминия, нитриды бора, нитриды кремния, карбиды вольфрама, карбиды кремния и др. Плотность распределения частиц порошка на соединяемых поверхностях - от 50 до 10000 частиц на мм2. Предпочтительный диапазон - от 1000 до 2000 частиц на мм2. В описании способа предполагается, что связи в соединяемом металле будут прочнее, если увеличивать температуру нагрева и давление.A known method of connecting metal surfaces using metallized particles placed between the joined surfaces. Particles have a hardness greater than the hardness of the metals being joined. When connected in the contact area, stresses are created, acting on the part of the particles on the metal, at which the metal is plastically deformed and bonds between the metals are formed, including diffusion. Particles have a hardness of 5.5 to 9 units. according to moos. The particles used are minerals such as diamonds, corundum, sapphire, magnetite, quartz, quartzite, silicide and artificial synthetic materials, including aluminum oxides, boron nitrides, silicon nitrides, tungsten carbides, silicon carbides, etc. The density of the distribution of powder particles on the joined surfaces - from 50 to 10,000 particles per mm 2 . A preferred range is from 1000 to 2000 particles per mm 2 . In the description of the method, it is assumed that the bonds in the metal to be joined will be stronger if the heating temperature and pressure are increased.
Первый недостаток данного способа в том, что он предусматривает диффузионное соединение металлов через металл, который обволакивает твердые частицы, т.е. твердые частицы должны быть предварительно металлизованы, что усложняет весь технологический процесс.The first disadvantage of this method is that it provides a diffusion compound of metals through a metal that envelops solid particles, i.e. solid particles must be pre-metallized, which complicates the entire process.
Второй недостаток способа - в его длительности вследствие диффузионного процесса соединения металлов или в низкой прочности соединения при сокращении времени проведения диффузионного процесса.The second disadvantage of the method is its duration due to the diffusion process of metal joining or the low strength of the compound while reducing the time of the diffusion process.
Третий недостаток - отсутствие термического режима соединения металлов, который бы позволял существенно повысить прочность соединения и производительность процесса.The third disadvantage is the absence of a thermal regime of the metal compound, which would significantly increase the strength of the compound and the productivity of the process.
Известен способ соединения металлических поверхностей (патент JP №05-220587 от 10.02.1992, прототип), при котором между соединяемыми поверхностями основного слоя из углеродистой или низколегированной стали и плакирующим слоем из коррозионно-стойкой стали введен промежуточный слой из порошкового материала, содержащего 80 мас.% или более порошка сплава «никель-бор» (Ni-B) с 4-8 мас.% бора или порошка сплава «никель-кремний» (Ni-Si), содержащего 30-50 мас.% кремния (Si), а также включающий никель. Порошковый материал наносят газотермическим напылением с помощью электродуги или плазмы на поверхность плакирующего слоя, контактирующего с поверхностью основного слоя.A known method of joining metal surfaces (JP patent No. 05-220587 from 02.10.1992, prototype), in which between the joined surfaces of the base layer of carbon or low alloy steel and a cladding layer of corrosion-resistant steel, an intermediate layer of powder material containing 80 wt. % or more of a powder of a nickel-boron alloy (Ni-B) with 4-8% by weight of boron or a powder of a nickel-silicon alloy (Ni-Si) containing 30-50% by weight of silicon (Si), as well as nickel. The powder material is applied by thermal spraying using an electric arc or plasma on the surface of the cladding layer in contact with the surface of the base layer.
Способ обеспечивает недостаточное сопротивление срезу соединительного слоя такого состава.The method provides insufficient resistance to shear of the connecting layer of such a composition.
Техническая задача изобретения - создание способа изготовления слоистой заготовки в виде полос или листов из коррозионно-стойкой стали, обеспечивающего повышение прочности соединительного слоя на срез.The technical task of the invention is the creation of a method of manufacturing a layered preform in the form of strips or sheets of corrosion-resistant steel, providing an increase in the strength of the connecting layer to shear.
Техническая задача решена в способе изготовления слоистой заготовки в виде полосы или листа из коррозионно-стойкой стали, состоящей из основного слоя из углеродистой или низколегированной стали и, по меньшей мере, одного плакирующего слоя из коррозионно-стойкой стали и промежуточного слоя, включающем: подготовку контактирующих поверхностей основного и плакирующего слоев, нанесение промежуточного слоя, по меньшей мере, на одну из контактирующих поверхностей промежуточного слоя порошкового материала, содержащего порошок сплава никеля с кремнием и порошок металла; сборку пакета под горячую деформацию, нагрев пакета до температуры горячей деформации выше температуры плавления сплава никеля с кремнием в интервале 950-1250°С; горячую деформацию пакета с получением слоистой заготовки, раскатку слоистой заготовки в полосу или лист, при этом в порошковый материал для нанесения промежуточного слоя дополнительно включают порошок карбида металла с размером частиц от 2 до 40 мкм, а в качестве порошка металла используют порошок никеля с получением порошкового материала следующего состава, мас.%: порошок сплава никеля с кремнием - 55÷65 при содержании в нем кремния от 30 до 50, порошок никеля - 20÷25, порошок карбида металла - 10÷25, а горячую деформацию пакета проводят при степени пластической деформации 0,12-0,6.The technical problem is solved in a method of manufacturing a layered preform in the form of a strip or sheet of corrosion-resistant steel, consisting of a base layer of carbon or low alloy steel and at least one cladding layer of corrosion-resistant steel and an intermediate layer, including: preparing contact surfaces of the main and cladding layers, applying an intermediate layer to at least one of the contacting surfaces of the intermediate layer of a powder material containing nickel alloy powder with silicon and metal powder; assembly of the package for hot deformation, heating the package to a temperature of hot deformation above the melting temperature of the nickel alloy with silicon in the range of 950-1250 ° C; hot deformation of the package to obtain a layered preform, rolling the layered preform into a strip or sheet, while the powder material for applying the intermediate layer further includes metal carbide powder with a particle size of 2 to 40 μm, and nickel powder is used as a metal powder to obtain a powder material of the following composition, wt.%: nickel-silicon alloy powder - 55 ÷ 65 with silicon content from 30 to 50, nickel powder - 20 ÷ 25, metal carbide powder - 10 ÷ 25, and hot deformation of the package is carried out at a degree plastic deformation 0.12-0.6.
Для более интенсивного разрушения оксидной пленки на соединяемых поверхностях основного и плакирующего слоев порошковый материал для нанесения промежуточного слоя содержит порошок карбида металла с размером частиц от 15 мкм до 30 мкм.For more intensive destruction of the oxide film on the joined surfaces of the main and cladding layers, the powder material for applying the intermediate layer contains metal carbide powder with a particle size of from 15 μm to 30 μm.
Порошковый материал наносят на одну из контактирующих поверхностей термическим газоплазменным напылением.Powder material is applied to one of the contacting surfaces by thermal gas-plasma spraying.
Для экономии энергии в качестве порошка карбида металла используют карбид вольфрама, или ванадия, или титана, нагрев пакета до температуры горячей деформации проводят в интервале 950-1100°С, горячую деформацию пакета ведут со степенью деформации 0,3-0,5.To save energy, tungsten carbide or vanadium or titanium carbide is used as a metal carbide powder, the package is heated to hot deformation temperature in the range of 950-1100 ° C, and the package is hot deformed with a degree of deformation of 0.3-0.5.
Степень пластической деформации при прокатке пакета в слоистую заготовку оценивают по формуле:The degree of plastic deformation during rolling of the package into a layered billet is estimated by the formula:
где δс.з, δп - соответственно толщина пакета и толщина слоистой заготовки после прокатки пакета.where δ s.z , δ p - respectively, the thickness of the package and the thickness of the layered workpiece after rolling the package.
Марки и состав сталей для основного и плакирующего слоёв подбирают в соответствии с ГОСТ 1085-85 или в соответствии с требованиями заказчика. Соединяемые поверхности перед сборкой слоев в пакет зачищают и обезжиривают, порошковый материал напыляют выбранным способом на соединяемые поверхности одного слоя или обоих слоев. После наложения одного слоя на другой их скрепляют, предпочтительно приваркой плакирующего слоя к основному слою. Пакеты подвергают горячей прокатке в прокатном стане.Grades and composition of steels for the main and cladding layers are selected in accordance with GOST 1085-85 or in accordance with customer requirements. The surfaces to be bonded are cleaned and degreased before the layers are assembled into a bag, the powder material is sprayed in the selected manner onto the surfaces to be joined on one layer or both layers. After applying one layer to another, they are fastened, preferably by welding the cladding layer to the main layer. The packages are hot rolled in a rolling mill.
В процессе нагрева пакета под горячую деформацию при достижении температуры плавления сплава никель-кремний (Ni-Si) в промежуточном слое происходит заполнение пор, образованных в процессе напыления. При горячем деформировании (прессовании или горячей прокатке) жидкая фракция сплава Ni-Si заполняет все неплотности в промежуточном слое, при этом под давлением процесс диффузии Ni, Si в основной и плакирующий слои происходит более интенсивно с увеличением температуры и степени пластической деформации. При деформировании происходит внедрение твердых частиц карбидов в стали основного и плакирующего слоев, что способствует увеличению сопротивления соединительного слоя срезу, так как частицы твердого сплава, внедрившиеся в контактирующие слои сталей, имеют большую прочность, чем сплав никеля с кремнием в промежуточном слое. Кроме того, при внедрении в слои стали твердые частицы карбидов разрушают оксидную пленку, способствуя ускорению процесса диффузии и более прочному соединению слоев сталей.In the process of heating the package under hot deformation, when the melting point of the nickel-silicon alloy (Ni-Si) is reached, the pores formed during the deposition process are filled in the intermediate layer. During hot deformation (pressing or hot rolling), the liquid fraction of the Ni-Si alloy fills all the leaks in the intermediate layer, while under pressure the diffusion of Ni, Si into the main and clad layers occurs more intensively with increasing temperature and the degree of plastic deformation. During deformation, solid carbide particles are introduced into the steel of the base and cladding layers, which contributes to an increase in the resistance of the connecting layer to the slice, since the particles of the hard alloy embedded in the contacting layers of the steels have greater strength than the alloy of nickel with silicon in the intermediate layer. In addition, when carbide solid particles are introduced into the layers of steel, they destroy the oxide film, helping to accelerate the diffusion process and more durable bonding of the steel layers.
Данная совокупность признаков является новой для способа изготовления слоистой заготовки в виде полосы или листа из коррозионно-стойкой стали, так как не обнаружена в источниках информации, полученных при проведении патентно-информационного поиска, и не следует явно из совокупности признаков известных способов.This set of features is new to the method of manufacturing a layered blank in the form of a strip or sheet of corrosion-resistant steel, since it is not found in the sources of information obtained during the patent information search, and it does not follow explicitly from the set of features of known methods.
ПримерыExamples
Пример 1Example 1
Для испытаний изготовили 9 заготовок. На каждую заготовку из стали 09Г2С толщиной 12 мм и размером 40×120 мм и из стали 08Х18Н10Т толщиной 3 мм и размером 40×120 мм, поверхности которых механически зачищены и обезжирены, нанесли путем газотермического напыления слой порошка следующего состава в мас.%: сплава никеля с кремнием - 55, порошка никеля - 25, порошка карбида вольфрама с размером частиц 15÷30 мкм (температура плавления - 2795°С) - 20.For testing made 9 blanks. Each billet made of steel 09G2S with a thickness of 12 mm and a size of 40 × 120 mm and steel 08Kh18N10T with a thickness of 3 mm and a size of 40 × 120 mm, the surfaces of which are mechanically cleaned and degreased, was applied by gas thermal spraying a powder layer of the following composition in wt.%: Alloy nickel with silicon - 55, nickel powder - 25, tungsten carbide powder with a particle size of 15 ÷ 30 μm (melting point - 2795 ° C) - 20.
Заготовку из стали 09Г2С собрали с листовой заготовкой из стали 08Х18Н10Т в пакет толщиной 15 мм под горячую прокатку. Стык листовых заготовок в пакете заварили сплошным швом по периметру.A blank of steel 09G2S was assembled with a sheet blank of steel 08Kh18N10T in a package 15 mm thick for hot rolling. The joint of sheet blanks in the bag was welded with a continuous seam around the perimeter.
Пакет нагревали до температуры (табл.), выбираемой из интервала 950-1250°С, затем раскатывали в полосу при степени пластической деформации от 0,10 до 0,65.The package was heated to a temperature (table), selected from the interval 950-1250 ° C, then rolled into a strip with a degree of plastic deformation from 0.10 to 0.65.
Заготовку охлаждали до температуры 400°С в электропечи, затем на воздухе.The workpiece was cooled to a temperature of 400 ° C in an electric furnace, then in air.
Испытания соединительного слоя на срез провели в соответствии с рекомендациями ГОСТ 10885-85.Tests of the connecting layer for shear were carried out in accordance with the recommendations of GOST 10885-85.
Результаты испытаний СКС на срез соединительного слоя для хромистых коррозионно-стойких сталей приведены в таблице.SCS test results for a cut of the connecting layer for chromium corrosion-resistant steels are given in the table.
Испытания, результаты которых приведены в таблице 1, показывают, что при степени пластической деформации стального пакета менее 0,12 при температуре 1250°С сопротивление срезу существенно ниже, чем при степенях деформации 0,12 и выше.Tests, the results of which are shown in Table 1, show that when the degree of plastic deformation of the steel package is less than 0.12 at a temperature of 1250 ° C, the shear resistance is significantly lower than at degrees of deformation 0.12 and higher.
При степени пластической деформации 0,12 и выше сопротивление срезу значительно превышает величины, рекомендуемые ГОСТ 10885-85. При степени пластической деформации пакета выше 0,6 сопротивление срезу незначительно снижается. Этим подтверждается, что степень пластической деформации пакета должна быть в пределах 0,12-0,6, а для повышения эффективности процесса прокатки - в пределах 0,3-0,5.With the degree of plastic deformation of 0.12 and higher, the shear resistance significantly exceeds the values recommended by GOST 10885-85. When the degree of plastic deformation of the package above 0.6, the shear resistance is slightly reduced. This confirms that the degree of plastic deformation of the package should be in the range of 0.12-0.6, and to increase the efficiency of the rolling process - in the range of 0.3-0.5.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009145000/02A RU2422283C1 (en) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | Method of producing laminar billet of noncorrosive steel strip or sheet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009145000/02A RU2422283C1 (en) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | Method of producing laminar billet of noncorrosive steel strip or sheet |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2422283C1 true RU2422283C1 (en) | 2011-06-27 |
Family
ID=44739069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009145000/02A RU2422283C1 (en) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | Method of producing laminar billet of noncorrosive steel strip or sheet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2422283C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629422C2 (en) * | 2015-12-15 | 2017-08-29 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for plated metal sheet manufacture |
-
2009
- 2009-12-04 RU RU2009145000/02A patent/RU2422283C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629422C2 (en) * | 2015-12-15 | 2017-08-29 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for plated metal sheet manufacture |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | Microstructure, welding mechanism, and failure of Al/Cu ultrasonic welds | |
| CN103736729B (en) | The method of metal clad plate strip is prepared in a kind of rolling | |
| Shakil et al. | Effect of ultrasonic welding parameters on microstructure and mechanical properties of dissimilar joints | |
| JP4961532B2 (en) | Method and apparatus for joining dissimilar metals | |
| CN107160022A (en) | For aluminium workpiece and steel workpiece resistance spot welding match somebody with somebody composite electrode | |
| US8507825B2 (en) | Bonding method of dissimilar materials made from metals and bonding structure thereof | |
| JP6003108B2 (en) | Joining method and joining part manufacturing method | |
| JP2007118059A (en) | Method and structure of welding different kind of metallic material | |
| US20080230590A1 (en) | Method for fabricating dissimilar material jointed body | |
| JP5897552B2 (en) | Tungsten carbide-based cemented carbide joined body and manufacturing method thereof | |
| US9527571B2 (en) | Superplastically formed ultrasonically welded metallic structure | |
| RU2560472C2 (en) | Making of sandwiched material | |
| JP2007130686A (en) | Method for joining different metals by resistance welding and joining structure of metals | |
| JP2013173155A (en) | Spot welding method of steel plate having different plate thickness | |
| JP2019509900A (en) | Manufacturing method of hot-rolled composite plating material, flat product laminate, hot-rolled composite plating material and use thereof | |
| JP2004122171A (en) | Apparatus and method for solid-phase welding of dissimilar metal sheets | |
| RU2422283C1 (en) | Method of producing laminar billet of noncorrosive steel strip or sheet | |
| US20080041922A1 (en) | Hybrid Resistance/Ultrasonic Welding System and Method | |
| JP2013078795A (en) | Joining method and joined component | |
| JP2006326612A (en) | Method of welding different kind of metal by resistance seam welding | |
| RU2422282C1 (en) | Method of producing laminar billet of noncorrosive steel strip or sheet | |
| JP2008264822A (en) | Method and structure of joining different metal | |
| JP6860065B2 (en) | Manufacturing method of tailored blank material for hot stamping, manufacturing method of hardened member, tailored blank material for hot stamping, and hardened member | |
| JP5576154B2 (en) | Aluminum material / foamed resin layer composite and method for producing the same | |
| JPS5865588A (en) | Production of joined sintered hard alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111205 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20141227 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151205 |