白于良等：感应加热温度对冷-热轧制成形钛/钢复合板界面的影响 ·1641 所示.首先采用酒精和质量分数2.5%盐酸对钛带 2mm,为了加速弯曲过程中裂纹的萌生，将试样观 及钢板的表面进行清洗，去除其表面油脂及氧化 察侧的背面沿宽度方向切取长度为1mm的凹槽. 物等杂质；再用钢刷机械打磨钛带和钢板的待复 通过DEBEN型拉伸实验台对钛/钢复合板进行 合表面，以获得粗糙的新鲜待复合表面.将表面处 三点弯曲实验，最大加载力F为5kN,并记录界面 理后的钛带与钢板的待复合表面贴合组坯，将钛/ 处裂纹萌生时的弯曲行程△1，计算裂纹萌生时的 钢组坯头部铆接后迅速进行室温冷轧复合制备钛/ 弯曲角a,如图2所示.图中，两个固定点的距离 钢预复合板.冷轧复合所用轧机的轧辊直径为170mm, L为25.5mm.借助S250MK3型扫描电子显微镜 轧制速率为0.01ms,轧制压下率为45.7%，制备 观察钛/钢复合板界面处的显微硬度压痕形貌和弯 的钛/钢预复合板的厚度为2.5mm 曲实验后界面附近的裂纹形貌.利用HXD-5000 利用60kwW的HFP-20C型全固态高频感应加 型显微硬度计检测钛/钢复合板界面附近的硬度 热装置对钛/钢预复合板进行在线加热，感应加热 分布 是利用电磁感应的方法使被加热的金属的内部产 S eel 生电流，依靠这些祸流的能量达到快速加热的目 的.钛/钢预复合板通过感应加热装置在线加热到 热轧温度后，连续送入热轧机进行单道次热轧复 Titanium 合.感应加热温度为750~950℃，热轧复合所用 轧机的轧辊直径为120mm,轧制压下率为52%，热 轧复合制备的钛/钢复合板的厚度为l.2mm.钛/钢 组坯上每一点从开始感应加热至单道次热轧复合 结束的时间<5s 1.3钛/钢复合板的评价和表征 图2弯曲实验示意图 采用Nikon EclipseLV150型金相显微镜、S250MK3 Fig.2 Schematic of the three-point bending test 型扫描电子显微镜和Kratos AXIS ULTRADLD 2结果与讨论 X射线光电子能谱仪对钛/钢复合板的界面进行形 貌观察和元素成分检测，利用TTII多功能X射 2.1界面组织 线衍射仪对钛/钢复合板的界面进行物相分析 冷一热轧制复合制备的钛/钢复合板的界面组 冷-热轧制成形钛/钢复合板的界面结合强度 织形貌如图3示.钛/钢复合板的界面结合紧密， 较高，钛复层较薄，剥离时钛复层易断裂，无法通 没有孔洞、间隙和金属间化合物等，随着感应加热 过剥离实验检测钛/钢复合板的界面结合强度，本 温度的升高，钛/钢复合板的界面组织并没有发生 文采用观察界面显微硬度压痕和三点弯曲的方法 明显变化.950℃已经超过了Q235钢的奥氏体化 检测钛钢复合板的界面结合强度.利用HXD-5000 温度，但由于在奥氏体化温度停留时间较短，Q235 型显微硬度计检测钛/钢复合板界面显微硬度，再 钢来不及发生奥氏体再结晶，所以，不同热轧温度 用Nikon Eclipse LV150型金相显微镜观察界面处 下的钢层组织没有明显的变化，为沿轧制方向拉 的显微硬度压痕形貌.三点弯曲试样尺寸为50mm× 长的珠光体组织.不同热轧温度下制备的钛/钢复 (b) Titanium Titanium Interface Interface 20m RD 20m 图3不同感应加热温度下制备的钛/钢复合板的界面组织形貌.(a)750℃：(b)950℃ Fig.3 Interfacial microstructure of titanium/steel composite plates prepared at different induction heating temperatures:(a)750 C;(b)950 C所示. 首先采用酒精和质量分数 2.5% 盐酸对钛带 及钢板的表面进行清洗，去除其表面油脂及氧化 物等杂质；再用钢刷机械打磨钛带和钢板的待复 合表面，以获得粗糙的新鲜待复合表面. 将表面处 理后的钛带与钢板的待复合表面贴合组坯，将钛/ 钢组坯头部铆接后迅速进行室温冷轧复合制备钛/ 钢预复合板. 冷轧复合所用轧机的轧辊直径为170 mm， 轧制速率为 0.01 m·s−1，轧制压下率为 45.7%，制备 的钛/钢预复合板的厚度为 2.5 mm. 利用 60 kW 的 HFP-20C 型全固态高频感应加 热装置对钛/钢预复合板进行在线加热，感应加热 是利用电磁感应的方法使被加热的金属的内部产 生电流，依靠这些涡流的能量达到快速加热的目 的. 钛/钢预复合板通过感应加热装置在线加热到 热轧温度后，连续送入热轧机进行单道次热轧复 合. 感应加热温度为 750～950 ℃，热轧复合所用 轧机的轧辊直径为 120 mm，轧制压下率为 52%，热 轧复合制备的钛/钢复合板的厚度为 1.2 mm. 钛/钢 组坯上每一点从开始感应加热至单道次热轧复合 结束的时间<5 s. 1.3    钛/钢复合板的评价和表征 采用Nikon Eclipse LV150 型金相显微镜、S250MK3 型 扫 描 电 子 显 微 镜 和 Kratos  AXIS  ULTRADLD X 射线光电子能谱仪对钛/钢复合板的界面进行形 貌观察和元素成分检测，利用 TTRШ多功能 X 射 线衍射仪对钛/钢复合板的界面进行物相分析. 冷−热轧制成形钛/钢复合板的界面结合强度 较高，钛复层较薄，剥离时钛复层易断裂，无法通 过剥离实验检测钛/钢复合板的界面结合强度. 本 文采用观察界面显微硬度压痕和三点弯曲的方法 检测钛/钢复合板的界面结合强度. 利用 HXD-5000 型显微硬度计检测钛/钢复合板界面显微硬度，再 用 Nikon Eclipse LV150 型金相显微镜观察界面处 的显微硬度压痕形貌. 三点弯曲试样尺寸为 50 mm× 2 mm，为了加速弯曲过程中裂纹的萌生，将试样观 察侧的背面沿宽度方向切取长度为 1 mm 的凹槽. 通过 DEBEN 型拉伸实验台对钛/钢复合板进行 三点弯曲实验，最大加载力 F 为 5 kN，并记录界面 处裂纹萌生时的弯曲行程 Δl，计算裂纹萌生时的 弯曲角 α，如图 2 所示. 图中，两个固定点的距离 L 为 25.5 mm. 借助 S250MK3 型扫描电子显微镜 观察钛/钢复合板界面处的显微硬度压痕形貌和弯 曲实验后界面附近的裂纹形貌. 利用 HXD-5000 型显微硬度计检测钛/钢复合板界面附近的硬度 分布. 2    结果与讨论 2.1    界面组织 冷−热轧制复合制备的钛/钢复合板的界面组 织形貌如图 3 所示. 钛/钢复合板的界面结合紧密， 没有孔洞、间隙和金属间化合物等，随着感应加热 温度的升高，钛/钢复合板的界面组织并没有发生 明显变化. 950 ℃ 已经超过了 Q235 钢的奥氏体化 温度，但由于在奥氏体化温度停留时间较短，Q235 钢来不及发生奥氏体再结晶，所以，不同热轧温度 下的钢层组织没有明显的变化，为沿轧制方向拉 长的珠光体组织. 不同热轧温度下制备的钛/钢复 Steel Titanium L F Δl α 图 2    弯曲实验示意图 Fig.2    Schematic of the three-point bending test 20 μm 20 μm Interface Titanium Steel ND RD Interface Titanium Steel ND RD (a) (b) 图 3    不同感应加热温度下制备的钛/钢复合板的界面组织形貌. （a） 750 ℃；（b） 950 ℃ Fig.3    Interfacial microstructure of titanium/steel composite plates prepared at different induction heating temperatures: (a) 750 ℃; (b) 950 ℃ 白于良等： 感应加热温度对冷−热轧制成形钛/钢复合板界面的影响 · 1641 ·