不锈钢复合板是以不锈钢为覆层、碳钢或低合金钢为基层结合而成的复合板,兼具有不锈钢和碳钢的优良性能。由于工业环境对不锈钢的耐局部腐蚀和综合力学性能要求不断提高,传统的304、316L(奥氏体不锈钢)已经不能满足工业要求,双相不锈钢同时具有铁素体不锈钢的较高强度、耐氯化物应力腐蚀性能和奥氏体不锈钢的优良韧性和焊接性的优点,满足化工、海洋工程等领域的特殊需求。但是双相不锈钢两相塑性差异明显,热加工工艺极为复杂,工艺窗口窄,热加工过程中容易产生裂纹及脆性相。因此本文借鉴高温合金包套轧制的理念,将双相不锈钢置于普碳钢夹层内部,通过包套环境构建相对稳定的热成形工艺环境,以期解决双相不锈钢变形困难和复合成形的问题。为了保证轧制模拟结果的准确性,本文通过Gleeble热/力模拟试验机计算分析了2205双相不锈钢的流变应力曲线,并利用JMat Pro材料性能模拟软件通过2205双相不锈钢的成分计算得到导热系数、热容、泊松比、热膨胀系数及冷却曲线,根据2205双相不锈钢流变应力曲线采用动态材料模型计算得到热加工图,为随后的轧制实验工艺参数的确定提供依据。本文通过MARC有限元软件分析了Q235/2205/2205/Q235复合板轧制过程中不同压下率的温度场、应变、应变速率,发现轧制过程中2205的温度基本没有变化,并根据Masuda模型得到当压下率为5%时,复合效果不好,当压下率达到10%以上,复合效果良好。对复合板进行不同压下率的轧制复合实验,分析结合界面和2205微观结构,发现,当压下率为5%时,结合界面处有明显的长条状和圆状孔洞及氧化物,压下率为10%、20%时,复合界面处的氧化物数量、尺寸都明显有所下降,而且孔洞基本消失。因此压下率越大,越有利于破碎金属表面的氧化膜,使轧制过程中新生金属更容易产生冶金结合,可以得到较为理想的复合板。为了得到更好性能的复合板,本文采用MARC有限元软件分析了轧制后的复合板进行热处理过程温度场,根据2205及Q235冷却曲线研究了不同对流换热系数对复合板温度场的影响,在保证2205不生成脆性相的同时使得Q235得到更好的组织,并得到在某一对流换热系数下的临界复合板厚度,为热处理工艺提供依据。本文采用Gleeble热/力模拟试验机研究了“层冷+空冷”热处理工艺在不同对流换热系数下的复合板性能。通过光学显微镜、SEM及EDS能谱仪分析了复合板组织,发现当层冷后的2205双相不锈钢温度超过500℃时,2205双相不锈钢组织就会产生脆性相,因此在该热处理工艺下必须保证层冷后的2205双相不锈钢温度低于500℃,并且随着层冷后的2205双相不锈钢温度从400℃升高到700℃,结合界面附近的Q235的铁素体和珠光体组织数量越多,因此要保证2205组织不产生脆性相的同时得到更好的Q235组织性能。通过硬度分析仪对热处理后的复合板进行了硬度分析,发现Q235侧表面处的硬度最大,靠近结合界面处的硬度最小,由于Q235侧表面处的组织主要是马氏体,靠近结合界面处主要是铁素体和珠光体组织,使得该热处理工艺下的Q235整体硬度较淬火后的Q235降低,塑性和韧性增加。随着层冷后2205双相不锈钢温度的升高,复合板整体温度升高,Q235侧的铁素体和珠光体越多,使得Q235的整体硬度降低,塑性和韧性升高。