日常生活使用的刀具鋼304／440不銹鋼復(fù)合板的熱軋和性能

針對(duì)日常日常生活所使用的剪刀廠商品來(lái)講,大家不僅需要有長(zhǎng)久的鋒利度和耐磨性能,又想要刀口用鈍后有利于刃磨。由中碳鋼、馬氏體型不銹鋼等單-一材料制成剪刀廠商品,很難滿足不僅有比較高單項(xiàng)指標(biāo)(鋒利度.耐磨性能),又有較好的綜合性能(延展性、生產(chǎn)加工特性)的需求。但由二種或兩種之上原材料所組成的復(fù)合鋼板也可以根據(jù)使用需求來(lái)設(shè)計(jì),是國(guó)內(nèi)數(shù)控刀片以高檔、優(yōu)質(zhì)量進(jìn)到國(guó)外市場(chǎng)"。

軋制復(fù)合型試驗(yàn)科學(xué)研究

生產(chǎn)制造剪刀廠新產(chǎn)品的復(fù)合鋼原材料由基材(即基材鋼)和復(fù)板(刀口鋼)加工而成的。基材要具有比較好的延展性及生產(chǎn)特性,試驗(yàn)中采用厚20 mm,寬 120 mm的熱扎304(OCr18Ni9)低合金鋼做為基材[2.3]，其成分見(jiàn)表1所顯示;復(fù)板要具有很高的硬度和鋒利度及其耐磨性(長(zhǎng)久鋒利度),試驗(yàn)中使用了厚3.5 mm,寬120 mm 的冷扎440(7Cr17)不銹鋼板材做為復(fù)合板的復(fù)板原材料 ,其成分見(jiàn)表1所顯示。

軋制復(fù)合型試驗(yàn)科學(xué)研究

組坯電焊焊接

因?yàn)樵诰薮髩毫χ?復(fù)板,基材很容易引發(fā)錯(cuò)動(dòng),從而減少?gòu)?fù)合強(qiáng)度,與此同時(shí)為了避免加熱和軋制過(guò)程中出現(xiàn)空氣氧化,軋制前必須把它們電焊焊接下去,在復(fù)合板后側(cè)還需要預(yù)埋一個(gè)排氣口,確保在軋制環(huán)節(jié)中排出來(lái)附著在基材和復(fù)板之間汽體(圖1)。

加熱溫度和壓下去技術(shù)規(guī)范的明確

304不銹鋼材質(zhì)熱處理可塑性環(huán)境溫度區(qū)段是 930~1 280 ℃,440不銹鋼材質(zhì)熱處理可塑性環(huán)境溫度區(qū)段是1 170~1200 ℃ 5]。為了方便減少變形抗力和提升可塑性,有益于二種金屬材料根據(jù)熱扎做到彼此間的分子融合,加熱溫度應(yīng)盡可能高—些,本試驗(yàn)中選用的加熱溫度為1 200℃,隔熱保溫15 min。復(fù)合型金屬材料軋制首道次變形程度務(wù)必非常大,以推動(dòng)組元的冶金結(jié)合,提升粘結(jié)強(qiáng)度。在實(shí)踐中發(fā)覺(jué)對(duì)于有些原材料如 NI/304/Cu復(fù)合材質(zhì)經(jīng)2一個(gè)大壓下去備道次沒(méi)法復(fù)合型,只有通過(guò)一定的變型版-少后沒(méi)有社優(yōu)良復(fù)合型6]。基于此,選用如下所示軋制

機(jī)構(gòu)禮創(chuàng)出量是31.5 mm,4道次平分進(jìn)行.郅后公板厚度12 mm,動(dòng)壓下率是72.4%,試驗(yàn)里將第一次復(fù)合型界定為1火軋制。

(2)不銹鋼板復(fù)合板二次復(fù)合型。將1火軋制的復(fù)合板再度加熱到1 200℃隔熱保溫15 min,在軋制力是150O kN的過(guò)程當(dāng)中350 mm熱軋機(jī)中進(jìn)行軋制。第12.3道次壓下量分別是4.4、2 mm,最后板材斷面尺寸為204 mm x2 mm。本次復(fù)合型軋制界定為2火軋制。

復(fù)合板物理性能科學(xué)研究

拉申試驗(yàn)

試驗(yàn)選用平臺(tái)式試樣，試驗(yàn)結(jié)論見(jiàn)表2所顯示。

由試驗(yàn)結(jié)論可獲得,1火軋制后試樣扯斷后斷裂面成裁切狀,沒(méi)有明顯頸縮狀況,為脆斷,與此同時(shí)該扯斷后試樣在基材與復(fù)板中間發(fā)生分離現(xiàn)象，說(shuō)明頁(yè)面融合并不是穩(wěn)固的;2火軋制后試樣沒(méi)有看到分離現(xiàn)象,表明軋制過(guò)程的加溫頻次及軋制總變形程度對(duì)復(fù)合板的頁(yè)面粘結(jié)強(qiáng)度及材料可塑性有較大影響。

彎折試驗(yàn)

試樣的抽樣方位、位置依照 GB2975-1998和GB6397實(shí)行。試樣規(guī)格的測(cè)量、試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)依照GB232-1995實(shí)行,試樣制作成長(zhǎng)條形,試驗(yàn)結(jié)論如表2。

1火和2火軋制的試樣在變形后都未產(chǎn)生分離現(xiàn)象,但Ⅰ火軋制的試樣在彎處出現(xiàn)少許細(xì)徵的裂痕,這一現(xiàn)象也說(shuō)明了復(fù)合板的成形性與軋制過(guò)程的加溫頻次相關(guān)。

布氏硬度

試驗(yàn)中使用0.5kg的負(fù)載,維持10s后卸載掉進(jìn)行檢測(cè)。因?yàn)?火軋制試樣為最后用于制造的復(fù)合板,但只科學(xué)研究了該基材與復(fù)板硬度遍布,試驗(yàn)環(huán)節(jié)中取點(diǎn)位置如下圖2所顯示。

由表1得知,440不銹鋼板具有很高的碳含量,所環(huán)節(jié)中還伴隨著冷作硬化的功效,因此熱扎過(guò)程的形狀變化也使得強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的提升。

合金成分剖析

由圖3(a)由此可見(jiàn),復(fù)合板晶粒度不勻。這也是復(fù)合板晶體大小不均勻。此外形狀變化太小了,使頁(yè)面間金屬材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合,故復(fù)合型頁(yè)面的結(jié)合線清楚可見(jiàn),1火軋制試樣扯斷之后出現(xiàn)的分離現(xiàn)象的頁(yè)面,兩板之間晶體彼此越過(guò)頁(yè)面完成了真正意義上的冶金結(jié)合。

透射電鏡觀查

選擇兩火軋制試驗(yàn)開展透射電鏡試驗(yàn),以觀查截面上先后選擇垂直在截面角度的8個(gè)點(diǎn),追線開展成分檢測(cè),取點(diǎn)位置如下圖3(c)所顯示。依據(jù)各點(diǎn)能譜儀數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了2火試樣各元素原子百分?jǐn)?shù)趨勢(shì)分析圖,如下圖4所顯示。

從試驗(yàn)結(jié)論能夠得知,基材和復(fù)板的鉻含量非常接近,因此鉻的擴(kuò)散現(xiàn)象并不明顯(圖4a)。復(fù)合板兩邊基材的鎳元素含量有一定的減少,而正中間復(fù)板鎳元素的含量則有了很大的上升(圖4c)。這是因?yàn)榛暮蛷?fù)板中鎳元素的含量差別較大,從而使得鎳元素由基材向復(fù)板蔓延所造成的。鎳元素能提高不銹鋼材質(zhì)切削性能與可淬性,與此同時(shí)還能提高馬氏體不銹鋼的回火穩(wěn)定性,因此少量鎳可有效地減少馬氏體不銹鋼淬火的變軟水平。因此,鎳元素的蔓延,增強(qiáng)了馬氏體不銹鋼440的切削性能與可淬性,進(jìn)一步提升復(fù)合板的復(fù)板強(qiáng)度。

由圖4(d)由此可見(jiàn),復(fù)板中錳元素含量明顯下降，這會(huì)對(duì)復(fù)合板硬度會(huì)產(chǎn)生一定的影響。錳元素是馬氏體產(chǎn)生原素,錳元素的降低會(huì)讓馬氏體相區(qū)減少，馬氏體轉(zhuǎn)變環(huán)節(jié)中M、點(diǎn)移位和屈氏體量少,M、點(diǎn)移位加大了馬氏體轉(zhuǎn)變的過(guò)冷度,進(jìn)而獲得更多馬氏體組織。錳含量降低1%,M。點(diǎn)會(huì)提高33 ℃,而且馬氏體量會(huì)降低20%。因此錳元素含量降低,會(huì)讓兩火軋制的復(fù)合板中奧氏體含量的提高、硬度的提升起到一定的推動(dòng)作用。所以雖然軋制環(huán)節(jié)中復(fù)合板的復(fù)板碳含量有一定減少,但是因?yàn)橐陨蟽蓚€(gè)因素的功效,復(fù)合板硬度并沒(méi)有明顯降低。

結(jié)果

兩火軋制后304/440/304不銹鋼板復(fù)合板頁(yè)面完成了冶金結(jié)合,頁(yè)面融合堅(jiān)固。兩火軋制后基、復(fù)板薄厚勻稱,復(fù)板強(qiáng)度比較高,達(dá)到數(shù)控刀片使用需求。

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