·1640 工程科学学报，第42卷，第12期 number of blocky hardened layers at the titanium/steel interface.Higher induction heating temperature results in wider Ti and Fe element diffusion layer at the interface,with the maximum width of 8 um obtained at 950 C.The titanium/steel composite plates in this study achieved good metallurgical bonding with induction heating temperatures of 750 C to 950 C. KEY WORDS titanium/steel composite plate:cold-hot roll bonding process;induction heating;interfacial microstructure;interfacial properties 钛/钢复合板兼具钛复层优良的耐腐蚀性能和 致钛/钢复合板的界面更加复杂山， 钢基层的高强度与高塑性，广泛应用于石化容器 针对传统热轧复合法存在的问题，本文提出 设备、真空制盐设备、海水淡化设备、精对苯二甲 了采用冷-热轧制复合法制备钛/钢复合板.该方 酸设备、核电设备和海洋工程等领域- 法先通过冷轧使钛/钢组坯实现预复合，避免后续 目前，制备钛/钢复合板的方法主要是爆炸复 热轧时钛/钢界面发生氧化，再利用感应加热和单 合法、爆炸一轧制复合法5-6、扩散复合法-剧和 道次热轧提高界面结合质量，通过缩短加热时间 热轧复合法)相比其他制备方法，热轧复合法 和热轧时间来控制界面金属间化合物的析出，短 具有生产效率高、对环境无污染、可生产宽幅的 流程高效制备出高界面结合质量的钛钢复合板. 钛/钢复合板等优势，目前呈现出逐渐取代其他制 本文拟对感应加热温度对冷-热轧制成形钛/ 备方法的趋势)然而，热轧复合法要求钛钢组 钢复合板的界面组织和性能的影响进行研究，开 坯用真空炉加热或者将坯料四周焊接并对界面 发钛/钢复合板的冷一热轧制成形新工艺，为高性能 抽真空处理来防止加热时界面氧化，并且热轧 钛/钢复合板的制备奠定理论基础 时需要进行多道次反复热轧以便提高界面结合质 1 实验材料与方法 量，工艺较复杂.此外，钛/钢组坯在长时间加热和 多道次反复热轧时界面易生成Fe2Ti、FeTi和TiC 1.1原材料 等脆性金属间化合物，这些脆性相在界面析出会 采用TA2工业纯钛带和Q235钢板为原材料， 严重损害钛/钢复合板的界面结合质量为了防 其化学成分见表1.钛带厚度为0.2mm,钢板厚 止钛/钢界面脆性相的析出，研究人员在钛层和钢 度为4.4mm.对钛带和钢板进行退火处理以去除 层中间添加了DT4纯铁例、镍o或铌等过渡 内应力，钛带的退火制度为600℃保温60min后 层，通过阻碍钛层和钢层的原子互扩散来防止界 空冷，钢板的退火制度为600℃保温60min后 面脆性相的生成.然而，添加过渡层的方法不仅导 炉冷 致钛/钢复合板的制备工艺更加繁琐，而且过渡层 1.2钛/钢复合板的制备 金属会与钛层和钢层产生新的金属间化合物，导 冷-热轧制成形钛/钢复合板的工艺流程如图1 表1原材料的化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of experimental TA2 and Q235 % TA2 Q235 Fe N H 0 Others Ti Si Mn P Fe 0.30 <0.080.03<0.015 0.25 0.4 Bal. 0.12-0.20 0.19-0.30 0.30-0.70 ≤0.45 ≤0.045Bal. Titanium Induction heatin Surface treatment Single pass cold roll bonding Single pass hot roll bonding 图1冷-热轧制成形钛/钢复合板工艺流程示意图 Fig.I Process diagram of cold-hot roll bonded titanium/steel composite platesnumber of blocky hardened layers at the titanium/steel interface. Higher induction heating temperature results in wider Ti and Fe element diffusion layer at the interface, with the maximum width of 8 μm obtained at 950 ℃. The titanium/steel composite plates in this study achieved good metallurgical bonding with induction heating temperatures of 750 ℃ to 950 ℃. KEY WORDS    titanium/steel composite plate；cold−hot roll bonding process；induction heating；interfacial microstructure；interfacial properties 钛/钢复合板兼具钛复层优良的耐腐蚀性能和 钢基层的高强度与高塑性，广泛应用于石化容器 设备、真空制盐设备、海水淡化设备、精对苯二甲 酸设备、核电设备和海洋工程等领域[1−2] . 目前，制备钛/钢复合板的方法主要是爆炸复 合法[3−4]、爆炸−轧制复合法[5−6]、扩散复合法[7−8] 和 热轧复合法[9−12] . 相比其他制备方法，热轧复合法 具有生产效率高、对环境无污染、可生产宽幅的 钛/钢复合板等优势，目前呈现出逐渐取代其他制 备方法的趋势[13] . 然而，热轧复合法要求钛/钢组 坯用真空炉加热[10] 或者将坯料四周焊接并对界面 抽真空处理[14] 来防止加热时界面氧化，并且热轧 时需要进行多道次反复热轧以便提高界面结合质 量，工艺较复杂. 此外，钛/钢组坯在长时间加热和 多道次反复热轧时界面易生成 Fe2Ti、FeTi 和 TiC 等脆性金属间化合物，这些脆性相在界面析出会 严重损害钛/钢复合板的界面结合质量[15] . 为了防 止钛/钢界面脆性相的析出，研究人员在钛层和钢 层中间添加了 DT4 纯铁[9]、镍[10] 或铌[14] 等过渡 层，通过阻碍钛层和钢层的原子互扩散来防止界 面脆性相的生成. 然而，添加过渡层的方法不仅导 致钛/钢复合板的制备工艺更加繁琐，而且过渡层 金属会与钛层和钢层产生新的金属间化合物，导 致钛/钢复合板的界面更加复杂[11, 16] . 针对传统热轧复合法存在的问题，本文提出 了采用冷−热轧制复合法制备钛/钢复合板. 该方 法先通过冷轧使钛/钢组坯实现预复合，避免后续 热轧时钛/钢界面发生氧化，再利用感应加热和单 道次热轧提高界面结合质量，通过缩短加热时间 和热轧时间来控制界面金属间化合物的析出，短 流程高效制备出高界面结合质量的钛/钢复合板. 本文拟对感应加热温度对冷−热轧制成形钛/ 钢复合板的界面组织和性能的影响进行研究，开 发钛/钢复合板的冷−热轧制成形新工艺，为高性能 钛/钢复合板的制备奠定理论基础. 1    实验材料与方法 1.1    原材料 采用 TA2 工业纯钛带和 Q235 钢板为原材料， 其化学成分见表 1. 钛带厚度为 0.2 mm，钢板厚 度为 4.4 mm. 对钛带和钢板进行退火处理以去除 内应力，钛带的退火制度为 600 ℃ 保温 60 min 后 空冷 ，钢板的退火制度 为 600 ℃ 保 温 60 min 后 炉冷. 1.2    钛/钢复合板的制备 冷−热轧制成形钛/钢复合板的工艺流程如图 1 表 1 原材料的化学成分（质量分数） Table 1  Chemical composition of experimental TA2 and Q235 % TA2 Q235 Fe C N H O Others Ti C Si Mn S P Fe <0.30 <0.08 <0.03 <0.015 <0.25 <0.4 Bal. 0.12–0.20 0.19–0.30 0.30–0.70 ≤0.45 ≤0.045 Bal. Titanium Induction heating Steel Surface treatment Single pass cold roll bonding Single pass hot roll bonding 图 1    冷–热轧制成形钛/钢复合板工艺流程示意图 Fig.1    Process diagram of cold–hot roll bonded titanium/steel composite plates · 1640 · 工程科学学报，第 42 卷，第 12 期