一种显微层片结构钢板的制备方法与流程

本发明属于钢板制备技术领域，具体涉及一种显微层片结构钢板的制备方法。

背景技术：

自然界的贝壳是一种典型的层状复合结构，是由强硬的碳酸钙和柔软的生物胶组成，具有良好的强韧性。在工程上仿制贝壳结构制造金属层状板，其中各层金属仍保持原有的金属特性，但其整体的强度、硬度、韧性、导电、导热、耐磨和耐高温等性能均得到很大的提高，可满足材料在特殊条件下的性能要求，并能够节约资源、降低成本等。这使得金属层状复合板在石油开采、电力传送、化工、制药、冶金、机械、船舶制造、汽车制造、家用电器、日常生活用品、核能甚至是航空航天等众多领域和部门得到广泛的应用。

金属层状复合板的生产工艺复杂，其中复合工艺是生产的中心环节。生产中应用的比较多的复合方法主要可分为固-固复合和液-固复合两类。其中固-固复合主要包括轧制复合法、爆炸复合法、爆炸-轧制复合法、扩散复合法等；液-固复合包括铸造复合法、钎焊法等；而电磁成型复合、自蔓延高温合成焊接（shs）、激光熔覆、超声波焊接、喷射沉积复合、液固相轧制复合、反向凝固复合和高速热浸镀等则是一些新兴的复合技术。这些技术各具优点和相应的不足，其中性价比最高，应用最为成熟和广泛的当属轧制复合。

轧制复合又分为冷轧复合法、温轧复合法和热轧复合法。冷轧复合法是两种金属板通过冷轧压合在一起的，冷轧复合法存在两处缺点：i)结合面处金属不能完全以金属键方式结合，复合后需进行扩散处理；ii)金属表面的氧化层是无法完全清理掉的，结合面处存在污染问题，同样降低了结合强度。温轧复合法在轧制生产线上增加了加热和扩散处理工序，改善了界面结合强度，但是界面污染问题没有解决。热轧复合法与温轧法类似，改善了界面结合强度，但是界面污染问题同样没有解决。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种显微层片结构钢板的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下∶

一种显微层片结构钢板的制备方法，步骤如下：

（1）、亚温淬火：将亚共析钢从室温升温至亚温淬火温度，保温30~40min；保温结束后，取出钢板，放入水中淬火至室温；

（2）、大变形冷轧：将亚温淬火后的钢板冷轧至变形量超过70%，即得显微层片结构钢板。

较好地，所述亚共析钢的热处理状态为退火，室温显微组织为铁素体+珠光体，碳含量为0.15~0.5wt%。

较好地，所述亚温淬火温度为（ac1+30）℃~（ac3﹣30）℃。

较好地，将亚共析钢从室温以10~30℃/min的升温速率升温至亚温淬火温度。

本发明仿照贝壳结构，采用亚温淬火+大变形冷轧制备显微层片结构钢板的技术路线，思路创新，通过该技术路线避免了外来界面污染的缺陷，提高了材料的使用性能；所得钢板的结构中：马氏体组织作为硬质组织，主要提供材料的强硬性；铁素体组织作为软质组织，主要提供材料的塑性和韧性。

附图说明

图1：15crmo钢板退火后的显微组织图。

图2：实施例1亚温淬火后钢板的显微组织。

图3：实施例1所得目标钢板的显微组织。

图4：实施例1所得目标钢板的拉伸断口截面图。

图5：对照例1所得目标钢板的显微组织。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

实施例1

一种显微层片结构钢板的制备方法，步骤如下：

（1）、亚温淬火：原材料为15crmo钢板（热处理状态为退火），机械加工成试样尺寸为200×100×4mm（长度*宽度*厚度）；供货商提供15crmo钢相变点ac1为720℃，ac3为880℃，因此，确定亚温淬火温度为800℃；采用箱式电加热炉并设定温度为800℃，放入15crmo钢板试样，以每分钟10℃/min的升温速率加热到800℃，并保温30min；然后取出试样放入水中，淬火至室温；

（2）、大变形冷轧：亚温淬火后所得钢板试样在冷轧机上经过4道次轧制，厚度降低到1毫米，累积变形量75%，即得目标钢板；其中，变形量={（钢板原始厚度—冷轧后钢板厚度）/钢板原始厚度}*100%。

图1为15crmo钢板退火后的显微组织图，可知：其组织为铁素体+珠光体混合组织。

图2为亚温淬火后钢板的显微组织，可知：亚温淬火后钢板的组织为马氏体+铁素体等轴组织。

图3为目标钢板的显微组织，可知：目标钢板呈马氏体+铁素体显微层片结构。

图4为目标钢板的拉伸断口截面图，可知：断口中层片间裂纹中未见氧化物等杂质，十分干净，证明没有普通轧制复合钢板的界面污染问题。

冷轧前后钢板的力学性能见表1，可知：冷轧后获得的显微层片结构钢板的力学性能较冷轧制前有明显的提高。

对照例1

与实施例1的不同之处在于：步骤（2）中的亚温淬火后所得钢板试样在冷轧机上经过2道次轧制，厚度降低到2毫米，累积变形量50%。其它均同实施例1。

图5为本对照例所得目标钢板的显微组织；可知：此时铁素体与马氏体层片没有彼此分隔，没有分层效果。

技术特征：

技术总结
本发明属于钢板制备技术领域，公开一种显微层片结构钢板的制备方法。（1）、亚温淬火：将亚共析钢从室温升温至亚温淬火温度，保温30~40 min；保温结束后，取出钢板，放入水中淬火至室温；（2）、大变形冷轧：将亚温淬火后的钢板冷轧至变形量超过70 %，即得显微层片结构钢板。本发明仿照贝壳结构，采用亚温淬火+大变形冷轧制备显微层片结构钢板的技术路线，思路创新，通过该技术路线避免了外来界面污染的缺陷，提高了材料的使用性能。

技术研发人员：赵新;黄凯龙;王铖;刘长红;李亚宁;王丽萍;李思忠;陈雷
受保护的技术使用者：郑州航空工业管理学院
技术研发日：2019.06.03
技术公布日：2019.07.26