【摘 要】
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不锈钢/碳钢复合板是将不锈钢和碳钢通过特定方式结合为一个整体的复合材料,其中碳钢为基层,不锈钢为复层。不锈钢美观,耐腐蚀性好,并且具有良好的综合力学性能,但是由于其中含有
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不锈钢/碳钢复合板是将不锈钢和碳钢通过特定方式结合为一个整体的复合材料,其中碳钢为基层,不锈钢为复层。不锈钢美观,耐腐蚀性好,并且具有良好的综合力学性能,但是由于其中含有镍、铬等贵金属,致使其价格昂贵,碳钢拥有较高强度,价格较低。不锈钢/碳钢复合板能够综合这两种材料优势,具有比这两种材料更好的力学性能和导热性,同时节约大量不锈钢材料的使用量,使得成本在等效的情况下能够降低40%~50%。 本文的不锈钢复合板用作于高铁路基轨道板,为了节约成本,用碳钢代替部分不锈钢,碳钢部分材质选用 35 钢,不锈钢部分材质选用 1Cr13。本课题探索试验了采用双液复合铸造法来生产不锈钢复合板,首先试验研究了这种复合方法的复合工艺,包括浇注系统的设计、造型工艺、熔炼钢水和浇注工艺等。通过扫描 Fe、Cr 元素在复合板界面过渡区域的分布情况和界面及其附近显微硬度值的变化,分析了不锈钢复合板结合界面的特性。本课题的不锈钢复合板的热处理工艺要综合考虑 35 钢和 1Cr13 的热处理工艺,由于本课题的不锈钢复合板用作于高铁路基轨道板,不锈钢侧是工作面,对其硬度和耐腐蚀性能都有一定要求,热处理工艺的制定首先要能够保证不锈钢侧满足工作需求。于是研究分析了不同热处理工艺对复合板界面显微组织的影响,不同的热处理工艺下的不锈钢侧硬度值的变化,不同的回火温度对不锈钢侧耐腐蚀性能的影响,得到了获得综合性能最好的不锈钢复合板的热处理工艺。 通过对不锈钢复合板的金相组织的观察分析,不锈钢/碳钢复合板在界面处实现了良好的冶金结合,不锈钢和碳钢的主要元素在界面处通过相互扩散形成了一个成分和组织介于不锈钢和碳钢两者之间的过渡区。对不同热处理工艺下的不锈钢侧的硬度值进行测定,在 1020 ℃温度下保温 1h 后油淬,在 400 ℃温度下保温1h空冷时,不锈钢侧的硬度达到36HRC,能够满足工作需求,通过对不锈钢侧耐腐蚀性能的测试,发现此热处理工艺下的不锈钢侧耐腐蚀性能也能够满足工作需求,并通过对不锈钢复合板界面及两侧基体组织性能的观察分析,最终确定此热处理工艺为获得综合性能最好的不锈钢复合板的热处理工艺。通过拉伸试验对不锈钢复合板的结合强度进行了测定,不同回火温度下的试样总在碳钢侧发生断裂,说明不锈钢复合板的界面结合牢固。
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