一种高强度耐腐蚀碳钢不锈钢复合板及其加工工艺制造技术

本发明专利技术涉及金属复合板材制备技术领域，具体是一种高强度耐腐蚀碳钢不锈钢复合板及其加工工艺。本发明专利技术首先将表面处理后的不锈钢板、碳钢板切取为板坯，然后将两种板坯采用ABA夹心式顺序叠放，叠放后用二氧化碳气体对板坯进行焊封，焊封完成后抽真空得到复合板坯，最后对复合板坯热轧，得到成品。其特点在于经过表面处理后的不锈钢板除了能够保证原有的耐腐蚀性外还能够提升不锈钢板的耐磨性和硬度；而且采用从上至下依次为不锈钢板坯、碳钢板坯、不锈钢板坯的ABA夹心式顺序叠放板坯可以保证复合板材既有不锈钢板的耐腐蚀性和耐磨性，也兼具碳钢板的硬度。也兼具碳钢板的硬度。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐腐蚀碳钢不锈钢复合板及其加工工艺


[0001]本专利技术涉及金属复合板材制备
，具体是一种高强度耐腐蚀碳钢不锈钢复合板及其加工工艺。

技术介绍

[0002]在现实生活中，金属具有良好的力学性能，耐腐蚀性，耐磨性等。但是单一的金属材料很难具有良好的综合性能来满足多样的要求。而不锈钢板覆层碳钢板结合而成的复合板，能够同时具备碳钢良好的加工性能、硬度和不锈钢的耐腐蚀性，保持两种金属的优点，并且相互弥补各自的不足，因此具有较高的实用性。并且不锈钢和碳钢之间可以通过切割、焊接、热压等技术产生良好的结合性，在加工过程中不易发生开裂和失效等加工问题。另外使用不锈钢替代或者减少贵重金属作为覆层金属，能够在满足材料表面性能的前提下大幅度降低原料成本。
[0003]为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种高强度耐腐蚀碳钢不锈钢复合板及其加工工艺。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高强度耐腐蚀碳钢不锈钢复合板及其加工工艺，以解决现有技术中的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种高强度耐腐蚀碳钢不锈钢复合板及其加工工艺，包括以下步骤：
[0007]步骤一：不锈钢板表面处理：
[0008]S1：对不锈钢板进行表面打磨，再放入无水乙醇中超声清洗15
‑
30min；
[0009]S2：将不锈钢板吹干后放置在离子渗氮炉中，并在不锈钢板周围摆放海绵钛；先通氢气溅射40
‑
60min，再通氮气进行钛催渗离子渗氮，反应结束后得到经表面处理的不锈钢板；
[0010]步骤二：将碳钢板和不锈钢板切取为板坯，对碳钢板坯进行表面打磨，并依次用酒精和丙酮对碳钢板进行擦拭，后将两种板坯按照从上至下依次为不锈钢板坯、碳钢板坯、不锈钢板坯的ABA夹心式顺序叠放；
[0011]步骤三：真空条件下在板坯内通入氩气保护气，使用二氧化碳气体保护焊对板坯进行焊封，焊封完成后将板坯抽真空至3
‑
7Pa，得到复合板坯；
[0012]步骤四：将步骤三制备得到的复合板坯进行高温保温，保温后出炉轧制两个道次，轧制完成后冷却至室温，得到成品。
[0013]较为优化地，步骤一中，所述海绵钛为不锈钢板质量的0.8
‑
2.5wt％。
[0014]较为优化地，步骤一中，S2通入气体的体积流量比为氮气：氢气＝1
‑
1.5：3。
[0015]较为优化地，步骤一中，离子渗氮反应条件为：压强400
‑
450Pa，温度400
‑
500℃，保温200
‑
300min。
[0016]较为优化地，步骤三中，真空条件为105
‑
115Pa。
[0017]较为优化地，步骤四中，保温条件为：1000
‑
1400℃保温40
‑
60min。
[0018]较为优化地，步骤四中，轧制参数为：压下率40
‑
60％，轧辊线速度为50
‑
60mm/s，每个道次的轧制回炉时间为10
‑
20min。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]金属具有良好的力学性能，耐腐蚀性，功能性等。但是单一的金属材料很难具有良好的综合性能来满足多样的要求。本专利技术通过采用焊接、热轧等方法将不锈钢板和碳钢板复合，得到一种高强度耐腐蚀碳钢不锈钢复合板。本专利技术首先对不锈钢板表面进行基于钛元素的离子渗氮表面处理，根据已有的研究发现，在不锈钢板表层进行离子渗氮能够同时满足不锈钢板的耐蚀性、耐磨性和硬度，而本专利技术通过在离子渗氮过程中添加海绵钛，使得离子渗氮过程中氮元素可优先与钛元素形成钛氮化物而抑制铬氮化物的形成，能够提升材料的耐蚀性；并且钛氮化物具有较高的硬度和低摩擦系数，因此钛元素参与材料共渗处理将会提升材料表面硬度和耐磨性。此外，钛元素的加入可以促使合金元素向表面富集，有利于表面合金化，提升渗层厚度，提升渗氮效率。
[0021]本专利技术对不锈钢板表面进行基于钛元素的离子渗氮表面处理，并且限定海绵钛的用量为0.8
‑
2.5wt％。当用量低于0.8wt％时，钛元素的用量过少，不锈钢板表面主要形成物仍为铬氮化物，耐蚀性、耐磨性和硬度不高；表面合金化不高，渗层效率也较低。而当用量高于2.5wt％时，不锈钢的耐蚀性、耐磨性和硬度不再呈现上升趋势，达到稳定性能状态；另外不锈钢板表层的渗氮层厚度逐渐达到一个固定值，渗层效率保持稳定不再上升。因此本专利技术添加0.8
‑
2.5wt％海绵钛，能够使得不锈钢板表层离子渗氮在该范围内达到最高效率，最大程度的保证不锈钢板的耐蚀性、耐磨性和硬度。
[0022]另外，该复合板按照从上至下依次为不锈钢板坯、碳钢板坯、不锈钢板坯的ABA夹心式顺序叠放，将具有较高耐蚀性和耐磨性的不锈钢板坯放置在上下表层，具有较高硬度和力学性能的碳钢板坯放置在两层不锈钢板坯的中间，使得该复合板能够兼具较优的硬度、力学性能、耐蚀性和耐磨性于一体，具有良好的综合性能。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]碳钢板材，采购自三钢(山东)钢铁有限公司，材质为S50C；不锈钢板材，采购自无锡速发不锈钢有限公司，规格为316Ti。
[0025]实施例1：步骤一：不锈钢板表面处理：
[0026]S1：对不锈钢板进行表面打磨，再放入无水乙醇中超声清洗30min；
[0027]S2：将不锈钢板吹干后放置在离子渗氮炉中，并在不锈钢板周围摆放2.5wt％的海绵钛；先通入氢气溅射60min，之后通入氮气与氢气(氮气：氢气＝1.5：3)进行钛催渗离子渗氮，在压强450Pa、温度500℃、保温反应300min，反应结束后得到表面处理后的不锈钢板；
[0028]步骤二：将碳钢板和不锈钢板切取为板坯，对碳钢板坯进行表面打磨，再依次用酒
精和丙酮对碳钢板进行擦拭，再将两种板坯按照从上至下依次为不锈钢板坯、碳钢板坯、不锈钢板坯的ABA夹心式顺序叠放；
[0029]步骤三：在115Pa的真空条件下在板坯内通入氩气保护气，然后使用二氧化碳气体保护焊对板坯进行焊封，焊封完成后对板坯抽真空至7Pa，得到复合板坯；
[0030]步骤四：将步骤三制备得到的复合板坯在1000℃保温60min，保温后出炉轧制两个道次，每个道次的压下率60％，轧辊线速度为60mm/s，每个道次的轧制回炉时间为20min，轧制完成后冷却至室温，得到成品。
[0031]实施例2：步骤一：不锈钢板表面处理：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐腐蚀碳钢不锈钢复合板加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：不锈钢板表面处理：S1：对不锈钢板进行表面打磨，再放入无水乙醇中超声清洗15
‑
30min；S2：将不锈钢板吹干后放置在离子渗氮炉中，并在不锈钢板周围摆放海绵钛；先通氢气溅射40
‑
60min，再通氮气进行钛催渗离子渗氮，反应结束后得到经表面处理的不锈钢板；步骤二：将碳钢板和不锈钢板切取为板坯，对碳钢板坯进行表面打磨，并依次用酒精和丙酮对碳钢板进行擦拭，后将两种板坯按照从上至下依次为不锈钢板坯、碳钢板坯、不锈钢板坯的ABA夹心式顺序叠放；步骤三：真空条件下在板坯内通入氩气保护气，使用二氧化碳气体保护焊对板坯进行焊封，焊封完成后将板坯抽真空至3
‑
7Pa，得到复合板坯；步骤四：将步骤三制备得到的复合板坯进行高温保温，保温后出炉轧制两个道次，轧制完成后冷却至室温，得到成品。2.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀碳钢不锈钢复合板加工工艺，其特征在于，步骤一中，所述海绵钛为不锈钢板质量的0.8
‑
2.5wt％。3.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀碳钢不锈钢复合板加工工艺，其特征在于，步骤一中，S2通入气...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥环，王嘉怡，杨林，韦泉旭，刘一鸣，
申请(专利权)人：江苏华弘金属复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：