[發明專利]一種碳鋼/不銹鋼復合材料及制備方法

無效

• 申請號: 200910079149.2
• 申請日: 2009-03-03
• 公開（公告）號: CN101487104A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 郭志猛;王立生;林濤;高治山;郝俊杰;邵慧萍;羅驥
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C38/40
• 分類號: C22C38/40;C22C38/58;C23C2/04;C23C2/02
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技術領域

本發明涉及金屬復合材料技術領域，具體為一種碳鋼/不銹鋼復合材料制備方法。

背景技術

碳鋼是應用較多的結構材料之一，然而其在使用過程中容易腐蝕，而不銹鋼的耐蝕性能優異，在不降低材料的強度，同時要求表面具有良好耐蝕性能的情況下，可將二者制成碳鋼/不銹鋼復合材料，從而減少不銹鋼的用量，降低材料的成本。

碳鋼/不銹鋼復合材料的制備方法主要包括擠壓復合法、軋制服和法、擴散焊接法、超聲焊接和爆炸復合法等。這些方法的共同優點在于：材料不融化、沒有焊接區、熱影響區??；沒有明顯的相互擴散層及熔化層，對材料固有的性能影響極小。然而，它們也存在一些缺點，例如，擠壓復合的材料范圍受限制，要求大功率的擠壓機，而且不能連續化生產；軋制復合一般情況下往往需要高達60％～70％的變形率；擴散連接得主要缺點是：對待焊接表面質量要求高、生產效率低、設備昂貴、焊合質量不太穩定；超聲焊接目前只能用于極薄的材料；爆炸焊接復合材料的后續加工工藝研究不足，導致爆炸焊接應用受限。

而熱浸鍍又稱熱鍍，它是指將鋼放入遠低于鋼熔點的熔融金屬液中，保持一定時間后，在鋼表面形成一層具有金屬液材料的保護層。熱浸鍍方法在制備防腐復合材料中得到了廣泛的應用。鋼表面熱浸鍍錫、鋅、鋁及其合金等作為常用耐大氣腐蝕的材料早已大批量生產并商品化。這種方法的優點在于：工藝簡單、成本低、鋼與表面防腐材料界面為冶金結合等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碳鋼/不銹鋼復合材料的制備方法。此方法為直接將碳鋼浸入液態不銹鋼中，在穩定的工藝參數下，在一定的溫度范圍、短時間內，制備出碳鋼表面具有一定厚度的不銹鋼工件。

一種碳鋼/不銹鋼復合材料及制備方法，其特征在于

碳鋼選用45^#鋼，不銹鋼選用1Cr18Ni9，其成分(wt％)：≤0.15％C，(17％～19％)Cr，(8％～10％)Ni，≤1％Si，≤2％Mn，≤0.035％P，≤0.030％S，余量Fe。

將45^#鋼以兩種方式進行表面處理：①表面打磨→堿洗(用10％NaOH煮沸清洗10min)→水洗→酸洗(用36％HCl清洗5min)→水洗→干燥。②表面噴砂。

將不銹鋼在中頻感應爐內加熱熔化，熔化溫度在1400℃～1500℃之間，通入氮氣或氬氣保護。

將表面處理后的45^#鋼浸入不銹鋼熔液中進行熱浸鍍，浸入時間為1～10s，45^#鋼表面獲得厚度在0.5～3mm之間的不銹鋼層。

本發明和現有技術相比所具有的優點在于：生產時間短，效率高。設備簡單，對設備的使用壽命影響不大，可連續化生產。操作簡單易行，適合實際生產。并且工藝簡單，成本低。

具體實施方式

實施例1：

(1)將45^#鋼進行表面處理：表面經100^#砂紙打磨→堿洗(用10％NaOH煮沸清洗10min)→水洗→酸洗(用36％HCl清洗5min)→水洗→常溫干燥。

(2)將不銹鋼在功率為100KW的中頻感應爐內加熱熔化，熔化時功率設定為80KW。熔化完成后在1450℃溫度下保溫，熔化過程通入氮氣或氬氣保護。熔液中加入少量Al脫氧，隨后除去熔液表面浮渣。

(3)將(1)中表面處理后的45^#鋼以豎直方式浸入不銹鋼熔液中，浸入時間控制在1～10s之間。

(4)熱浸鍍不銹鋼后的45^#鋼在靜止空氣中自然冷卻。這樣便在工件表面形成厚度在0.5～3mm之間的不銹鋼。45^#鋼與不銹鋼的界面為冶金結合。

實施例2：

(1)將45^#鋼進行表面處理：表面經100^#砂紙打磨→堿洗(用10％NaOH煮沸清洗10min)→水洗→酸洗(用36％HCl清洗5min)→水洗→常溫干燥。

(2)將不銹鋼在功率為100KW的中頻感應爐內加熱熔化，熔化時功率設定為80KW。熔化完成后在1500℃溫度下保溫，熔化過程通入氮氣或氬氣保護。熔液中加入少量Al脫氧，隨后除去熔液表面浮渣。

(3)將(1)中表面處理后的45^#鋼以豎直方式浸入不銹鋼熔液中，浸入時間控制在1～10s之間。

(4)熱浸鍍不銹鋼后的45^#鋼在靜止空氣中自然冷卻。這樣便在工件表面形成厚度在0.5～3mm之間的不銹鋼。45^#鋼與不銹鋼的界面為冶金結合。

實施例3：