一種多層不銹鋼復合鋼板及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及復合板材及其制造方法，尤其涉及一種不銹鋼復合板材及其制造方 法。
【背景技術】
[0002] 層狀金屬復合材料是由三層或者三層以上不同材質的金屬復合而成，它具備原來 各單一材料所不具備的優良特性。通過對層板組分的合理選擇以及適當的加工工藝，可以 獲得滿足不同需要的層狀金屬復合材料。除此之外，還可以利用廉價金屬材料來替代昂貴 金屬材料，以降低生產制造成本。現有的層狀金屬復合材料通常有：不銹鋼-碳鋼復合板、 銅-鋼復合板、鋁-鋼復合板、鈦-鋼復合板等多種復合板等。其中，不銹鋼-碳鋼復合板 是一種以碳鋼為基板，以不銹鋼為覆層的復合板材。由于不銹鋼-碳鋼復合板由碳鋼和不 銹鋼制成，因此，其既保留了不銹鋼的耐腐蝕、耐磨、抗磁、外表美觀等綜合性能，又具有碳 鋼的可焊性強、成形性好、拉伸性佳、導熱性優良、機械強度大且加工性能良好的特點。另 外，不銹鋼-碳鋼復合板可以進行熱壓、冷彎、切割、焊接等各種加工工藝，因此其是能夠廣 泛地應用于冶金、造船、宇航、制藥、食品、建筑、電子、化工、機械及國防等各種行業領域的 新型工業產品。
[0003] 隨著社會需求的不斷增加以及為了順應生產發展的需要，企業期望能夠通過提高 不銹鋼復合鋼板的質量，提升不銹鋼復合鋼板的產能，并降低不銹鋼復合鋼板的工藝難度 以獲得一種綜合性能好且生產成本低的不銹鋼復合鋼板。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種多層不銹鋼復合鋼板及其制造方法，該復合鋼板的復 合效果好，其結合面的剪切強度大，并且結合面齊平，基材層和復合層以及復合層和復合層 之間的復合程度高，結構穩定性好。
[0005] 此外，本發明所述的多層不銹鋼復合鋼板充分發揮了碳鋼和不銹鋼的各自優勢， 該多層不銹鋼復合鋼板具有耐腐蝕性好、耐磨損佳、加工性能良好、可焊性強、成形性好、導 熱性優異、機械強度大等諸多優良的綜合性能，能夠廣泛適用于工業制造領域。
[0006] 為實現上述目的，本發明的技術方案是：
[0007] -種多層不銹鋼復合鋼板，其包括：碳鋼基材層和復合于碳鋼基材層的一面至少 兩層覆層材料，覆層材料中至少一層為不銹鋼復合層；所述碳鋼基材層和各覆層材料通過 各層中的原子向相鄰層的相互擴散而結合。
[0008] 進一步，所述覆層材料中至少一層為碳鋼復合層，該碳鋼復合層牌號與碳鋼基材 層相同或不同的。
[0009] 又，所述覆層材料中至少設兩層不銹鋼復合層，各不銹鋼復合層牌號相同或不同。
[0010] 不同于現有技術中的基材層和復合層是通過粘結或熱熔焊接實現復合，本發明中 碳鋼基材層和各不銹鋼復合層是通過各層中的原子向相鄰層的相互擴散而結合的，因此， 本發明所述的復合鋼板中的碳鋼基材層與不銹鋼復合層之間以及不銹鋼復合層與不銹鋼 復合層之間實現了冶金結合，也就是說，碳鋼與不銹鋼以及不銹鋼和不銹鋼之間的結合均 實現了冶金結合。較之于現有技術的結合方式，原子的擴散結合的結合牢度更大，結構穩定 性更好，結合面的剪切強度更高。
[0011] 多層不銹鋼復合層（大于四層）中的各層不銹鋼復合層可以使用同一牌號的，各 層不銹鋼材料的牌號也可以是不同的。
[0012] 本發明的多層不銹鋼復合鋼板的制造方法，其包括步驟：
[0013] 1)坯料表面處理：將碳鋼坯料和各不銹鋼坯料進行表面預處理
[0014] 2)組坯：在碳鋼坯料的上表面或下表面放置多層不銹鋼坯料，并使各不銹鋼坯料 的外邊沿均與碳鋼坯料的外邊沿平齊；
[0015] 3)點焊定型，使碳鋼坯料與各不銹鋼坯料之間的相對位置保持不變；
[0016] 4)焊接：采用真空電子束將碳鋼坯料與不銹鋼坯料以及相鄰的不銹鋼坯料之間 的結合面的邊緣焊接密封，控制焊接真空度< I. 〇Pa，焊接深度為IOmm~80mm，焊接寬度 ^ 2mm ；
[0017] 5)加熱：將組合坯加熱；
[0018] 6)軋制：多道次軋制到目標厚度。
[0019] 進一步，還包括步驟（7):精整和矯直。
[0020] 優選的，在所述步驟（1)中，經過表面預處理的各坯料的待焊接面的平面度 < lmm/m2,粗糖度 Ra < 12. 5 μ m。
[0021] 優選的，在所述步驟（5)加熱步驟中，控制加熱溫度為800~1250°C，并保溫1~ 3h〇
[0022] 優選的，在所述步驟（6)軋制步驟中，控制軋制溫度為600~1190°C。
[0023] 優選的，在所述步驟（4)焊接步驟中，焊接完成后使用電磁振動消除焊接應力。
[0024] 在上述步驟（3)中，可以采取手工焊接、氣體保護焊、氬弧焊對組坯完成點焊定 型。與此同時，在上述步驟（3)中提及的相對位置保持不變是指碳鋼坯料與各不銹鋼坯料 之間的相對位置在進行步驟（4)之間不會發生任何變化，即保證組坯過程的穩定性。
[0025] 在上述步驟（4)中，采用真空電子束將碳鋼坯料與不銹鋼坯料以及相鄰的不銹鋼 坯料之間的結合面的邊緣焊接密封，一方面確保了復合鋼板的結合面之間的焊接強度，另 一方面還避免了結合面在后續加工過程中因焊縫漏氣而發生氧化現象。
[0026] 另外，在上述步驟（4)中，對于焊接工藝參數進行了控制。其中，控制焊接真空度 < 1.0 Pa是為了有效防止不銹鋼-碳鋼表面氧化層的形成，同時還減少了真空抽氣時間， 提高了加工效率，降低了加工成本；將焊接深度設定為IOmm-SOmm的原因在于：這樣的焊 接深度能夠保證焊接強度達到后續加熱軋制所需的焊合強度要求。在此需要說明的是，上 述技術方案中的焊接深度為自坯料的外邊沿向內延伸的被焊接密封的尺寸大小。同時，為 了進一步地確保焊接強度達到后續加熱軋制所需的焊合強度要求，需要將焊接寬度設計為 多 2mm〇
[0027] 更進一步地，在上述加熱步驟中，控制加熱溫度為800_1250°C，并保溫l_3h。
[0028] 根據兩種復層不銹鋼的熔點溫度，選擇熔點最低的復層金屬熔點Tm再降低 200-280°C確定加熱溫度。保溫時間按照復層和基層金屬的導熱系數大小確定需要的保溫 時間，一般碳鋼按照實際有效厚度*lmin/mm計算保溫時間，不銹鋼按照有效厚度X 2min/ mm計算保溫時間，若是銅或者鈦復層金屬，保溫時間參照碳鋼層厚度計算。組合坯的實際有 效厚度按照基層+復層①+復層②的總厚度計算。
[0029] 在軋制步驟中，控制軋制溫度為600~1190°C。軋制溫度范圍按照基層和復層金 屬各自的變形抗力確定，在軋機能夠承受的范圍內設計軋制溫度和變形道次。
[0030] 本發明所述的多層不銹鋼復合鋼板結合面的結合強度大，并且結合面齊平，碳鋼 基材層和鐵素體不銹鋼復合層通過碳鋼基材層中的原子和不銹鋼復合層中的原子向相鄰 層的相互擴散而結合，原子擴散結合的結合應力和牢度因至少兩層以上的復合層面的結構 應力而增強，并且可將成分介于上下表面材料成分之間的過渡性材料作為中間層，從而使 其結合更加容易、結構穩定性更好。結合面的剪切強度均多350Mpa。
[0031] 另外，由于碳鋼基材層和多層不銹鋼復合層以及多層不銹鋼復合層內的各不銹鋼 復合層之間的結合為冶金結合，因此，本發明所述的多層不銹鋼復合鋼板具有的優良的復 合效果及良好的結構穩定性。
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