第1期 余伟等：轧制温度对TA1/Q345复合板性能的影响 101· 制温度对材料的复合性能产生了不同的影响，其中 的复合温度范围是相变机理、扩散机理、再结晶机 在870℃轧制时复合板的剪切强度最大.原因之一 理和能量机理的综合作用的结果.所以终轧温度是 是，钛的相变温度是882℃，当轧制温度在900℃ 影响双金属界面相结合的一个重要因素山. 和930℃时，钛由α相已经转变成B相，根据扩散 机理应该有利于结合，但是扩散促进了TiC及Fe- 600 T金属间化合物形成，这些化合物硬度比较高、塑 性低，最终降低了复合材料的结合性能.其次，按 500 照金属结合的能量理论，外界压力使得界面处的金 属接近原子间作用力的范围内，就能够形成冶金结 400 合1.当温度升高时，钛与钢的变形抗力相差过大， 轧制变形的不协调不利于新生界面的形成，从而影 300 响双金属的复合，使两者结合性能有所下降.再者， 200 根据再结晶理论，界面两边在外力作用下，原子逐 渐达到晶格常数的距离，即达到金属键力的作用范 100 围内，金属原子重新排列形成同属于两块板坯的共 同晶粒，最终形成冶金复合.Q345钢在840℃轧制 10 20 时变形再结晶困难，影响新界面的形成，降低了界 距离/m 面结合力.同时，轧制温度降低，原子的扩散性能 图7界面处元素分布曲线 下降，根据扩散理论，也会影响复合效果.钛钢最佳 Fig.7 Element distribution curves at the interface 450 (b) -840℃ 400 -870℃ -+900℃ 350 -◆-930℃ 300 钢侧 钛侧 250 200 150 -400-2000200400600 距离/m 图8不同轧制温度下复合板复合界面不同位置()处的显微硬度变化曲线(b) Fig.8 Different locations (a)and microhardness variation curves (b)near the interface of the cladding plate rolled different temperatures 3.2剪切断口分析 而影响复合板界面的质量，导致复合性能下降 根据复合板国家标准检测方法可知，复合板的 图10是870℃轧制时剪切断口X射线衍射谱. 复合性能主要体现在其结合强度，所以通常需要对 由图可以看出：在断口钛侧有TiC及金属间化合 剪切断口进行电镜扫描及X射线相分析，分析在试 物FeTi、Fe2Ti,也有少量氧化物TiO的存在；而断 样发生断裂处是哪些物质导致断裂现象的发生.图 口钢侧有少量TiO2、FeTiO氧化物，钢的基体组织 9是选取的870℃和930℃下的轧制复合板剪切断 显现的不明显，通过扫描电镜可知剪切断裂发生在 口扫描电镜照片，从两图可以看出断口处存在片层 界面偏向钛侧，有研究表明：TC及金属间化合物 状的断裂，这种断裂通常认为是韧性断裂，能谱分 从钛侧到钢侧的排列顺序是TiC、FeTi和Fe2Ti12 析显示断裂处有氧元素的存在，在后面的X射线衍 虽然不同轧制温度下都会生成TiC及Fe-Ti金属间 射分析中也说明界面处存在金属氧化物.虽然在本 化合物，但是这些生成物的含量是不同的.当变形 次实验中采取了打磨以及真空处理，但因焊接前的温度在850℃时界面化合物主要是TiC,当变形温 长时间搁置，在双金属表面再次形成了氧化膜，从度为900℃时界面化合物主要是Fe2Ti,随着Fe2Ti第 期 余 伟等 轧制温度对 复合板性能的影响 卞写侧燃︵︶ 制温度对材料 的复合性能产生了不同的影响 , 其中 在 ℃轧制时复合板的剪切强度最大 原 因之一 是, 钦的相变温度是 ℃, 当轧制温度在 ℃ 和 ℃时 , 钦 由 。相 已经转变成 口相 , 根据扩散 机理应该有利于结合 , 但是扩散促进 了 及 金属间化合物形成, 这些化合物硬度 比较高 、塑 性低 , 最终降低 了复合材料 的结合性能 其次 , 按 照金属结合 的能量理论 , 外界压力使得界面处的金 属接近原子 间作用力的范围内, 就能够形成冶金结 合 当温度升高时 , 钦与钢的变形抗力相差过大, 轧制变形的不协调不利于新生界面 的形成 , 从而影 响双金属的复合 , 使两者结合性能有所下降 再者, 根据再结晶理论 , 界面两边在外力作用下, 原子逐 渐达到晶格常数的距离 , 即达到金属键力的作用范 围内, 金属原子重新排列形成同属于两块板坯的共 同晶粒 , 最终形成冶金复合 钢在 ℃轧制 时变形再结晶困难 , 影响新界面的形成, 降低了界 面结合力 同时 , 轧制温度 降低, 原子的扩散性能 下降, 根据扩散理论 , 也会影响复合效果 钦钢最佳 的复合温度范围是相变机理 、扩散机理 、再结晶机 理和能量机理的综合作用的结果 所 以终轧温度是 影响双金属界面相结合 的一个重要 因素扭` 、 、 、 、 距离 砰 图 界面处元素分布曲线 山﹄合日勺甘口一︸门︺ 侧出洲写 比灰产写方一言一茄 石 距离 卜 图 不同轧制温度下复合板复合界面不同位置 处的显微硬度变化 曲线 剪切 断口分析 根据复合板国家标准检测方法可知, 复合板 的 复合性能主要体现在其 结合强度, 所 以通常需要对 剪切断口进行 电镜扫描及 射线相分析, 分析在试 样发生断裂处是哪些物质导致断裂现象 的发生 图 是选取 的 ℃和 ℃下的轧制复合板剪切断 口扫描电镜照片 从两图可 以看 出断口处存在片层 状 的断裂 , 这种断裂通常认为是韧性断裂 , 能谱分 析显示断裂处有氧元素的存在 , 在后面的 射线衍 射分析中也说 明界面处存在金属氧化物 虽然在本 次实验 中采取 了打磨 以及真空处理 , 但因焊接前的 长时间搁置, 在双金属表面再次形成了氧化膜 , 从 而影响复合板界面 的质量 , 导致复合性 能下降 图 是 ℃轧制时剪切断口 射线衍射谱 由图可以看 出 在 断 口钦侧有 及金属间化合 物 、 , 也有少量氧化物 的存在 而断 口钢侧有少量 、 氧化物 , 钢的基体组织 显现 的不明显, 通过扫描电镜可知剪切断裂发生在 界面偏 向钦侧 有研 究表 明 及金属间化合物 从钦侧到钢侧的排列顺序是 、 和 ` 虽然不同轧制温度下都会生成 及 一 金属间 化合物 , 但是这些生成物的含量是不 同的 当变形 温度在 ℃时界面化合物主要是 , 当变形温 度为 ℃时界面化合物主要是 , 随着