一种高环保无污染钛钢复合板制作工艺的制作方法

本发明涉及钛钢产品制作技术领域，尤其涉及一种成品的硬度高，且制作过程简单，且可以显著降低人力成本的高环保无污染钛钢复合板制作工艺。

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背景技术：
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钛具有良好的物理、化学性能与机械性能，但其冶炼技术复杂，生产成本高，因此钛的价格很贵，很大程度限制了钛的推广及应用，将钛与其它金属(如钢、铜、铝等)复合在一起，制成金属复合材料，既可以发挥钛的优异性能，又可大大降低成本，因而近年来对类似材料的研究很多，其中钛-钢复合材料以其高强度、优异的耐蚀性能和显著的经济效益而被广泛的应用于化工、石油等工业部门。

使用直接轧制法生产钛钢复合板是目前的发展趋势，相比传统的爆炸复合法和爆炸-轧制法，具有产品尺寸规格灵活，性能稳定，易实现机械化、自动化作业等优点。但由于钛与铁的固溶度小，与钢直接接触将在界面上形成脆性相，并且钛和钢的强度相差很大，二者很难复合，要想达到高的复合强度，一种方法是在钛板和钢板之间加入一层过渡层，常用的中间层有镍，铜等，一来这些过渡层都非常昂贵，不可取，再者使用这些薄层金属，在轧制变形量较大时，由于各层变形抗力不同，容易发生断裂，导致结合强度不稳定，另一种方法是先把钢板进行锻造提高其强度之后再复合，但目前生产钛钢复合板的工艺中并没有采取此工序。

基于上述问题，怎么才能较好的提高成品的强度，减少断裂情况的发生，降低成本，本领域的技术人员进行了大量的研发和实验，并取得了较好的成绩。

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技术实现要素：
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为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种成品的硬度高，且制作过程简单，且可以显著降低人力成本的高环保无污染钛钢复合板制作工艺。

本发明解决技术问题的方案是提供一种高环保无污染钛钢复合板制作工艺，包括以下步骤，

S1：将90-100份的铁、70-90份的钛、9-10份的碳加入到熔炼炉内，熔炼的温度为700-1000℃，加热3.5小时直至呈熔融态；加入25-40份粉末状的镁、25-30份粉末状的铝、15-20份粉末状的铜，加热温度为800-1100℃；加入40-60份的氢氧化钠粉末并搅拌，降温到300-500℃后造型成毛胚件，放入到马弗炉中通入80-85℃的氯气并加热到400-500℃，加热4h；在10-30℃的水中淬火；制备得到钛钢复合板毛坯；

S2：对步骤S1制备得到的钛钢复合板表面进行处理以去除表面污物和氧化层；并对处理后的钛钢复合板进行表面状况检测，去除次品；

S3：采用对称组坯法将步骤S2所得到的钛钢复合板进行按照钢板或钢坯-钛板-钢板或钢坯的顺序进行对称组坯形成组合坯料；并对该形成的组合胚料进行氧焊焊接；使得组合胚料的四周牢固焊接；焊接完成后检测焊接完整度；

S4：将步骤S3中得到的组合胚料加热至950-1000℃，加热4-5小时；并实时进行温度控制，避免温度波动；

S5：再次对步骤S4所得的组合胚料进行清洁处理，去除表面污物和氧化层；并利用强度检测仪检测组合胚料的强度状况；

S6：对步骤S5处理完成的组合胚料进行热轧处理，控制初始温度范围在900℃以上，终止温度范围在700℃以下，并且控制单道次变形量在20％-40％，轧制总变形量≥85％；

S7：重复上述步骤S6，进行9-10次轧制道次，每次变形量控制在15％-25％。

优选地，所述步骤S2之前，针对钛钢复合板进行起版、审图、开料、成形、摆胚、注石膏操作。

优选地，所述步骤S3中组合坯料由三块钢板或钢坯与置于其之间的一块钛板组成。

优选地，所述步骤S2中表面处理采用喷砂、酸洗、机械加工和清洗中的至少一种方法。

优选地，所述步骤S1中钛钢复合板的结合强度＞340MPa。

优选地，所述步骤S3中的钛板为工业纯钛板。

优选地，所述步骤S1中所述的Fe为还原铁粉和羰基铁粉，且还原铁粉与羰基铁粉的质量比为3:2。

优选地，所述步骤S1中将905份的铁、75份的钛、9-10份的碳加入到熔炼炉内，熔炼的温度为800℃，加热3.5小时直至呈熔融态；加入35份粉末状的镁、28份粉末状的铝、18份粉末状的铜，加热温度为900℃；加入45份的氢氧化钠粉末并搅拌，降温到450℃后造型成毛胚件，放入到马弗炉中通入82℃的氯气并加热到450℃，加热4h；在25℃的水中淬火；制备得到钛钢复合板毛坯。

与现有技术相比，本发明一种高环保无污染钛钢复合板制作工艺通过采用铁基粘结相的合金设计，整个生产过程中改善了碳化钛和铁基粘结相润湿性，抑制烧结过程中碳化钛晶粒长大，减少了烧结体的孔隙率，提高了铁基粘结相与碳化钛的结合强度，多次进行表面检测，也进一步提高了产品良品率，为整个生产的顺利进行提供了帮助，强度检测仪检测组合胚料的强度状况也是较为重要的环节，本设计最终得到的钛钢复合板对结合性能的负面影响小，可以得到性能优良的钛钢复合板，且无污染。

[附图说明]

图1和图2是本发明一种高环保无污染钛钢复合板制作工艺的流程示意图。

[具体实施方式]

为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定此发明。

请参阅图1和图2，本发明一种高环保无污染钛钢复合板制作工艺，包括以下步骤，

S1：将90-100份的铁、70-90份的钛、9-10份的碳加入到熔炼炉内，熔炼的温度为700-1000℃，加热3.5小时直至呈熔融态；加入25-40份粉末状的镁、25-30份粉末状的铝、15-20份粉末状的铜，加热温度为800-1100℃；加入40-60份的氢氧化钠粉末并搅拌，降温到300-500℃后造型成毛胚件，放入到马弗炉中通入80-85℃的氯气并加热到400-500℃，加热4h；在10-30℃的水中淬火；制备得到钛钢复合板毛坯；

S2：对步骤S1制备得到的钛钢复合板表面进行处理以去除表面污物和氧化层；并对处理后的钛钢复合板进行表面状况检测，去除次品；

S3：采用对称组坯法将步骤S2所得到的钛钢复合板进行按照钢板或钢坯-钛板-钢板或钢坯的顺序进行对称组坯形成组合坯料；并对该形成的组合胚料进行氧焊焊接；使得组合胚料的四周牢固焊接；焊接完成后检测焊接完整度；

S4：将步骤S3中得到的组合胚料加热至950-1000℃，加热4-5小时；并实时进行温度控制，避免温度波动；

S5：再次对步骤S4所得的组合胚料进行清洁处理，去除表面污物和氧化层；并利用强度检测仪检测组合胚料的强度状况；

S6：对步骤S5处理完成的组合胚料进行热轧处理，控制初始温度范围在900℃以上，终止温度范围在700℃以下，并且控制单道次变形量在20％-40％，轧制总变形量≥85％；

S7：重复上述步骤S6，进行9-10次轧制道次，每次变形量控制在15％-25％。

通过采用铁基粘结相的合金设计，整个生产过程中改善了碳化钛和铁基粘结相润湿性，抑制烧结过程中碳化钛晶粒长大，减少了烧结体的孔隙率，提高了铁基粘结相与碳化钛的结合强度，多次进行表面检测，也进一步提高了产品良品率，为整个生产的顺利进行提供了帮助，强度检测仪检测组合胚料的强度状况也是较为重要的环节，本设计最终得到的钛钢复合板对结合性能的负面影响小，可以得到性能优良的钛钢复合板，且无污染。

优选地，所述步骤S2之前，针对钛钢复合板进行起版、审图、开料、成形、摆胚、注石膏操作。

优选地，所述步骤S3中组合坯料由三块钢板或钢坯与置于其之间的一块钛板组成。

优选地，所述步骤S2中表面处理采用喷砂、酸洗、机械加工和清洗中的至少一种方法。

优选地，所述步骤S1中钛钢复合板的结合强度＞340MPa。

优选地，所述步骤S3中的钛板为工业纯钛板。

优选地，所述步骤S1中所述的Fe为还原铁粉和羰基铁粉，且还原铁粉与羰基铁粉的质量比为3:2。

优选地，所述步骤S1中将905份的铁、75份的钛、9-10份的碳加入到熔炼炉内，熔炼的温度为800℃，加热3.5小时直至呈熔融态；加入35份粉末状的镁、28份粉末状的铝、18份粉末状的铜，加热温度为900℃；加入45份的氢氧化钠粉末并搅拌，降温到450℃后造型成毛胚件，放入到马弗炉中通入82℃的氯气并加热到450℃，加热4h；在25℃的水中淬火；制备得到钛钢复合板毛坯。

与现有技术相比，本发明一种高环保无污染钛钢复合板制作工艺通过采用铁基粘结相的合金设计，整个生产过程中改善了碳化钛和铁基粘结相润湿性，抑制烧结过程中碳化钛晶粒长大，减少了烧结体的孔隙率，提高了铁基粘结相与碳化钛的结合强度，多次进行表面检测，也进一步提高了产品良品率，为整个生产的顺利进行提供了帮助，强度检测仪检测组合胚料的强度状况也是较为重要的环节，本设计最终得到的钛钢复合板对结合性能的负面影响小，可以得到性能优良的钛钢复合板，且无污染。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。