工硬化2個相反影響因素共同作用。實驗中,復合板在總變形率為18%~20%時伸長率達到最大值,在加熱溫度為460~480°C時,伸長率最佳。采用本實驗工藝制備的復合板伸長率可達50%~65%.目前,不銹鋼/鋁/不銹鋼3層復合板(以下稱雙面不銹鋼復鋁板)作為一種新興的炊具與裝潢材料,以其質(zhì)量輕、強度高、導熱性能好、耐腐蝕、美觀、價廉等特點而倍受關注;同時這種材料在化工、食品,醫(yī)療器械等行業(yè)也有著廣闊的應用前景。在雙面不銹鋼復鋁板的諸多性能中,伸長率指標的好壞可直觀反映出材料的深加工性能。因此,通過改善軋制工藝來提高雙面不銹鋼復鋁板的綜合性能,尤其是提高伸長率成為各國學者致力研究的重要課題>5,6. 1實驗方法11實驗材料(1)不銹鋼板:采用奧氏體不銹鋼304L,27mm.主要成分余量。
1.2實驗工藝雙面不銹鋼復鋁板的制備工藝包括表面處理、加熱、軋制復合、軋后熱處理。首先,將不銹鋼板用鋼刷刷凈后用丙酮清洗,再烘干進行清理;對鋁板則用自制表面處理劑處理后用清水沖洗、烘干。為防止軋制過程中出現(xiàn)/跑偏“現(xiàn)象,清理后的不銹鋼板與鋁板疊放整齊后進行點焊定位制成軋制坯料,然后將其送入加熱爐加熱至不同溫度,再送入四輥軋機進行復合軋制。軋后復合板在480°C保溫60min條件下進行退火處在本實驗中,主要采用拉伸實驗中所得到的伸長率的數(shù)據(jù)來評價雙面不銹鋼復鋁板的深加工性能。拉伸試樣按GB/T6397- 1986制備17,取自去除邊部后的軋制復合板,取軋制方向為其長度方向。
2實驗結(jié)果21總變形率對伸長率的影響示出在不同加熱溫度條件下,復合板的總變形率與伸長率的關系。可見,在加熱溫度為420°C,當總變形率小于18% ~20%時,隨著總變形率的增加,復合板的伸長率隨之增加。當總變形率大于20%時,隨著總變形率的增加,復合板的伸長率迅速降低。從總體上看,加熱溫度為460°C時復合板的伸長率高于加熱溫度為420°C的伸長率。當加熱溫度提高到520°C后,隨著總變形率的增加,復合板的伸長率呈現(xiàn)一直升高的趨勢,但此溫度較420、460°C時復合板的伸長率明顯降低。
降趨勢:從加熱溫度為340°C時的50%上升到33%,而加熱溫度升高至640°C時,復合板的伸長率迅速降低為35%.從變化趨勢可以看出,在加熱溫度為460~480°C左右時,復合板伸長率達到最大值。
3分析與討論由可看出:本實驗復合板的伸長率均可達到50%左右,顯著優(yōu)于不銹鋼-鋁雙層復合板的相應指標。一般認為由于受軋制過程中不銹鋼所產(chǎn)生的加工硬化影響,隨著總變形率的提高,復合板的伸長率呈明顯下降趨勢。但本實驗卻得出不完全相同的結(jié)論。分析認為,在軋制復合過程中,除不銹鋼在軋制過程中產(chǎn)生的加工硬化使復合板的伸長率下降外,復合板中的兩組元(不銹鋼和鋁)也可通過兩者結(jié)合界面相互影響。在軋制過程中,因鋁的變形抗力遠小于不銹鋼,同時雙面不銹鋼復鋁板的變形具有對稱性,故在開始變形過程中2層不銹鋼會受到鋁層相等的拉應力,但隨著不銹鋼和鋁實現(xiàn)了良好復合之后,變形過程則體現(xiàn)出明顯的/整體性“特點。不銹鋼與鋁間的結(jié)合強度越高,復合板的伸長率越好。組織檢驗得出,軋制后的不銹鋼與鋁板的復合界面致密平整,兩種母材間形成良好的冶金結(jié)合,因此在雙面不銹鋼復鋁板制備工藝中,復合板的結(jié)合強度將對伸長率產(chǎn)生重要影響。
在加熱溫度為420°C和460°C時,在總變形率低于20%情況下,隨總變形率的增加,結(jié)合強度隨之增加,從而能提高復合板的伸長率,此時由于變形量較小,不銹鋼的加工硬化不明顯;當總變形率大于20%后,由于不銹鋼變形率增大,導致其出現(xiàn)了明顯加工硬化現(xiàn)象,此時加工硬化對伸長率的破壞作用大于結(jié)合強度的提高對伸長率的促進作用。為田興等人得出的奧氏體不銹鋼304L的加工硬化曲線,可見,曲線呈明顯上翹狀,應變£<0.050時,曲線趨于平緩,而當應變£> 0.050后,曲線呈明顯上升趨勢,表征材料的加工硬化程度迅速提高。本實驗中當復合板總變形率為20%時,不銹鋼應變?yōu)?.12;而當總變形率達25%時,不銹鋼應變提高至0.26,不銹鋼基體產(chǎn)生嚴重加工硬化。所以在總變形率大于20%后,受不銹鋼加工硬化的顯著影響,復合板的伸長率呈急劇下降趨勢。
奧氏體不銹鋼304L的加工硬化曲線對于加熱溫度提高到520°C時伸長率隨總變形率提高而提高的現(xiàn)象,其原因在于520°C溫度下,鋁充分軟化,因而在軋制過程中,復合板的變形主要集中在鋁一側(cè),隨著總變形率的增加,不銹鋼的變形率增加得非常緩慢,所以不銹鋼不會產(chǎn)生明顯加工硬化。這時不銹鋼和鋁之間的結(jié)合強度就成為影響伸長率的主要因素。實驗結(jié)果顯示:在加熱溫度為520°C時,當總變形率小于35%條件下,隨著總變形率增加,復合板的結(jié)合強度呈明顯上升趨勢;在總變形率超過35%后,復合板的結(jié)合強度趨于恒定,這是由于隨總變形率的增大,在復合界面上不銹鋼與鋁之間的殘余應力也隨之增大,影響了不銹鋼與鋁之間的結(jié)合。本實驗中,總變形率小于30%時復合板已實現(xiàn)良好復合,因而結(jié)合強度隨總變形率的增加而增加,所以在520°C軋制時,隨著總變形率的增加,復合板的伸長率一直增加。但在520°C軋制時,由于在加熱及軋制過程中不銹鋼的氧化已較嚴重,因此導致了復合板的結(jié)合強度不是很高。不銹鋼上致密的氧化膜在退火熱處理過程中會嚴重阻礙2種母材元素相互擴散,導致母材不能由軋制后的/機械嚙合“過渡到/冶金結(jié)合‘,使復合板結(jié)合強度下降,反映在對伸長率的影響上,表現(xiàn)為加熱溫度為520°C時的伸長率總體上低于420°C和460°C時的情況。
對于加熱溫度對復合板伸長率的影響同樣需從復合板的結(jié)合強度及不銹鋼的加工硬化程度2個相反影響因素來分析。從可看到,加熱溫度為460~480°C左右時,復合板的伸長率達最大值;而也表明加熱溫度為460°C時復合板有較高的伸長率。其原因在于:與加熱溫度為420°C時相比,加熱溫度為460°C時,提高了2種金屬表面原子的活性使結(jié)合強度提高,同時使鋁的軟化程度增加,降低了不銹鋼的變形分配率,從而降低了不銹鋼的加工硬化。并且在460°C時不銹鋼和鋁未發(fā)生明顯氧化,而在加熱溫度提高到520°C時,由于不銹鋼出現(xiàn)明顯氧化,因而造成復合板結(jié)合強度急劇下降。所以綜合考慮以上影響因素得出,加熱溫度為460 ~480°C時復合板的伸長率達到最高。
4結(jié)論雙面不銹鋼復鋁板的伸長率受界面結(jié)合強度和不銹鋼加工硬化2個相反的影響因素共同作用,采用總變形率為18% ~20%時,復合板的伸長率達到最大值。