无头轧制技术是钢铁加工流程的第三次飞跃,即钢材生产不再是单块的、间隙性的,而是连续进行轧制。目前常用的金属连接方法主要是通过感应焊接,或激光焊接来达到定尺铸坯连接的目的,但这种方法存在连接耗能高、效率低、焊瘤难去除等缺点。因此,拟研究开发一种中间坯固态快速剪切挤压连接技术,来提高生产效率、降低生产成本。在连接过程中材料普遍存在着氧化问题,不同材料氧化不同,并且生成的氧化皮严重影响着材料的连接质量。因此,本文针对金属快速剪切挤压连接过程中材料表面生成的氧化皮以及不同氧化时间下生成的氧化皮对材料连接质量的影响进行研究。可为无头轧制中间坯固态快速剪切挤压连接技术的工艺制定提供理论基础。本文选用轧制生产中常用的材料Q345、40Cr、8Cr3、12Cr5Mo、12Cr13钢,并采用连续称重法对其在900℃、950℃、980℃和1050℃下空气中的恒温氧化行为进行研究。根据单位面积氧化增重曲线,推导出了Q345钢氧化前期和氧化中后期的增重规律,建立了Q345钢的氧化动力学方程。结果表明:Q345钢在900℃时氧化增重符合直线型规律,950℃和980℃时符合对数型规律,1050℃前期符合直线型中后期符合对数型规律。采用扫描电镜和X射线衍射技术对40Cr、8Cr3、12Cr5Mo和12Cr13钢在各温度下生成的氧化皮进行分析,并结合氧化增重曲线确定Cr元素对生成氧化皮的影响。结果表明:相同温度下随着Cr含量的增加,氧化越困难,抗氧化能力越强。当Cr含量大于4%时,随着温度的升高和时间的延长,氧化速率会进一步加快。对无头轧制中间坯固态快速剪切挤压过程进行了实验,在蔡司显微镜下观察了温度为1050℃时氧化时间为1 s、3 s、5 s、7 s和8 s的结合面微观状态,并对连接后的坯料进行了拉伸试验。结果表明:随着氧化时间的增长,连接质量越差,连接强度越低。氧化时间8 s时,坯料的连接强度为0 MPa,氧化时间为1~3 s时的连接效果最好。建立了Q345钢的连接强度与氧化皮厚度的关系,为无头轧制中间坯固态快速剪切挤压连接技术提供工艺参数。