一种抑制脆性材料轧制时边部开裂的加工方法技术

本发明专利技术提供了一种抑制脆性材料在轧制过程中的边部开裂行为的方法，其特征在于工艺流程为：对脆性材料合金薄板的两边与具有一定强度和塑性的材料连接，以强化边部的塑性加工能力，首先利用轧机对复合板进行温轧，然后进行室温冷轧，最终获得表面质量良好，无边部开裂现象合金薄板。本发明专利技术利用边部焊接塑性材料的技术，对脆性材料易产生开裂的边部进行强化，克服了脆性材料难冷轧时边部开裂的问题，得到了完整无缺陷且表面质量良好的脆性材料合金薄板，同时边部焊接塑性材料的技术提高了脆性材料合金薄板生产的成材率，也大幅度降低了连续化生产过程中由于边部开裂问题引起的断带伤人事故发生的可能性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料制备
，特别涉及一种可以抑制脆性材料轧制时边部开裂的加工方法。技术背景在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即破坏断裂的材料被称为脆性材料。在金属材料领域典型的脆性材料包括Ti3Al基合金、TiAl基合金、Ti2AlNb基合金、Ni3Al基合金、Fe3Al基合金以及Fe-6.5wt.％Si高硅钢。Ti3Al基合金，TiAl基合金以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8～5.8g/cm3)、高温高强度、高钢度以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点，可以使结构件减重35～50％。Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能，展示出极好的应用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化和耐磨蚀性能，在中温(小于600℃)有较高强度，成本低，是一种可以部分取代不锈钢的新材料。Fe-6.5wt.％Si高硅钢具有非常优异的软磁性能，对于提高电器效率、节约能源具有非常重要的意义。脆性材料在机械加工方面一直存在许多困难，而脆性材料在进行轧制时因本身塑性较差导致边部出现开裂现象便是其中突出的一个。带钢边部开裂(简称边裂)是冷轧过程中经常遇见的问题。带钢边裂直接导致了带钢边部质量的下降，降低了钢材的成材率，造成巨大的资源浪费，而且严重的甚至会引发断带事故；冷轧一般是在承受数十吨的张力和每分钟数百米的高速工况下进行的，断带引起的巨大冲击会使生产设备严重损坏，从而导致生产效率降低，造成难以估计的巨大经济损失。冷轧边部开裂的影响因素很多，从炼钢到热轧再到冷轧工序，涉及范围较广，但从冷轧厂的角度分析，造成冷轧边损边裂缺陷的原因可分为两种:冷轧基板质量问题和冷轧过程控制问题而冷轧基板质量问题包括冷轧基板边部缺陷和冷轧基板边部组织不均匀等。本专利技术致力于通过对高硅钢薄板进行边部焊接塑性材料来对脆性材料边部行保护进而抑制脆性材料轧制过程中的边部开裂现象的产生，提高脆性材料轧制成形成材率，推进脆性材料连续化生产的进程。目前尚未见利用边部焊接法抑制脆性材料边部开裂行为的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种抑制脆性材料轧制过程中边部开裂现象的方法，通过边部焊接塑性材料的方法，可以有效抑制边部开裂现象，提高脆性材料轧制成形成材率，并最终制得表面质量良好边部无裂纹的合金薄板。一种抑制脆性材料在冷轧过程中的边部开裂行为的方法，其特征在于工艺流程为：对脆性材料合金薄板的两边与具有一定强度和塑性的材料连接，以强化边部的塑性加工能力，首先利用轧机对复合板进行温轧，然后进行室温冷轧，最终获得表面质量良好，无边部开裂现象合金薄板；具体工艺步骤如下：(1)预处理：将脆性材料合金薄板在一定温度下进行平整、酸洗，对合金薄板边部、塑性材料边部利用磨床进行磨光后，在合金薄板两边焊接预制的厚度相同的边部强化材料，得到复合薄板，加工切割边部强化材料至一定宽度；边部塑性材料：预制边部塑性材料为与脆性材料合金薄板厚度相近的塑性材料薄板。边部塑性材料在选择时要满足三个条件：a)具有良好的塑性，在相同工艺下单独轧制，无边裂发生，b)碳当量小于0.62％，与脆性材料焊接性良好，焊缝无裂纹，c)在同样的轧制条件下塑性材料轧后伸长率与脆性材料轧后伸长率的差值的绝对值小于80％；(3)连接：边部塑性材料与脆性材料采用氩弧焊或激光焊接的方式进行连接，针对脆性合金和边部塑性材料选用合适的焊接工艺；(4)线切割：边部塑性材料的宽度应控制在1-5mm；线切割要切去焊接的引弧处和收弧处；(5)轧制：轧制前将轧辊预热，然后根据脆性材料的不同选用合适的温轧温度和温轧速率及温轧道次压下量还有室温轧制速率，根据所需厚度选用合适的轧制道次；合金薄板经室温反复轧制，轧至所需厚度；(6)得到0.04-0.5mm厚的无边部开裂现象的表面质量良好的脆性材料冷轧薄板。其中步骤(1)所述的脆性材料合金薄板的厚度为0.5mm-1mm，平整温度为500-1000℃。步骤(2)所述的塑性材料薄板与脆性材料合金薄板厚度差不超过40％，塑性材料薄板宽度为40-70mm；塑性材料薄板的碳当量小于0.62％。步骤(5)所述的轧制前预热温度为30-100℃，温轧温度为50-400℃，温轧速率20-40m/min，温轧道次压下量为20-50％，根据所需厚度选用合适的轧制道次；室温轧制速率为20-40m/min。本专利技术的优点在于：利用边部焊接塑性材料的技术，对脆性材料易产生开裂的边部进行强化，克服了脆性材料难冷轧时边部开裂的问题，得到了完整无缺陷且表面质量良好的脆性材料合金薄板，同时边部焊接塑性材料的技术提高了脆性材料合金薄板生产的成材率，也大幅度降低了连续化生产过程中由于边部开裂问题引起的断带伤人事故发生的可能性。附图说明图1所示为边部焊接法制备冷轧薄带工艺路线图。图2所示为本专利技术实施例一制备的Fe-6.5wt.％Si高硅钢与304不锈钢焊接复合件焊缝的微观组织。图3所示为本专利技术实施例一制备的Fe-6.5wt.％Si高硅钢与304不锈钢焊接复合件焊缝的扫描电镜背散射电子像。图4所示为本专利技术实施例一制备的0.06mm厚Fe-6.5wt.％Si高硅钢冷轧薄板焊缝处的微观组织。具体实施方式下文将结合具体附图详细描述本专利技术具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。实施例一(1)预处理：将0.5mm厚的Fe-6.5wt.％Si高硅钢合金薄板放入到温的箱式电阻炉中的平整夹具内，箱式电阻炉温度850℃，保温时间5min，然后取出，用两块未加温的不锈钢板压着进行冷却，冷却至室温，然后对合金薄板进行酸洗去除表面氧化铁皮；对合金薄板边部、塑性材料边部利用磨床进行磨光。(2)塑性材料选用304不锈钢。(3)连接：采用激光焊接来实现Fe-6.5wt.％Si高硅钢与304不锈钢之间的连接；采用专用模具将所述酸洗磨光后的温轧薄板与塑性材料进行对接；激光焊接采用焊前预热和焊后缓冷，预热温度为150℃，焊后采用石棉对焊接件进行包裹；焊接方式采用双面焊接即完成一侧焊接后翻转试件进行另一侧的焊接，激光器焊接功率为180W，焊接速度为30mm/s。(4)焊接复合板的切割：塑性材料的宽度为1mm；线切割切去激光焊接的引弧处和收弧处。(5)轧制：采用感应加热装置来实现对轧辊和合金薄板的加热；轧制前用感应加热将轧辊预热至50℃，感应加热温度为150℃，感应加热功率为17.3KW；温轧速率30m/min，温轧道次压下量为40％，经过两道温轧后合金薄板厚度在0.15-0.25mm；室温轧制速率为30m/min，合金薄板经室温反复轧制，得到0.06mm厚的无边部开裂现象的表面质量良好的高硅钢冷轧薄板。实施例二(1)预处理：将0.5mm厚的Fe-6.5wt.％Si高硅钢合金薄板放入到温的箱式电阻炉中的平整夹具内，箱式电阻炉温度850℃，保温时间5min，然后取出，用两块未加温的不锈钢板压着进行冷却，冷却至室温，然后对合金薄板进行酸洗去除表面氧化铁皮；对合金薄板边部、塑性材料边部利用磨床进行磨光。(2)塑性材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制脆性材料在冷轧过程中的边部开裂行为的方法，其特征在于工艺流程为：对脆性材料合金薄板的两边与具有一定强度和塑性的材料连接，以强化边部的塑性加工能力，首先利用轧机对复合板进行温轧，然后进行室温冷轧，最终获得表面质量良好，无边部开裂现象合金薄板；具体工艺步骤如下：(1)预处理：将脆性材料合金薄板在一定温度下进行平整，酸洗，对合金薄板边部、塑性材料边部利用磨床进行磨光后，在合金薄板两边焊接预制的厚度相同的边部强化材料，得到复合薄板，加工切割边部强化材料至一定宽度；(2)边部塑性材料：预制边部塑性材料为与脆性材料合金薄板厚度相近的塑性材料薄板；边部塑性材料在选择时要满足三个条件：a)具有良好的塑性，在相同工艺下单独轧制，无边裂发生，b)碳当量小于0.62％，与脆性材料焊接性良好，焊缝无裂纹，c)在同样的轧制条件下塑性材料轧后伸长率与脆性材料轧后伸长率的差值的绝对值小于80％；(3)连接：边部塑性材料与脆性材料采用氩弧焊或激光焊接的方式进行连接，针对脆性合金和边部塑性材料选用合适的焊接工艺；(4)线切割：边部塑性材料的宽度应控制在1‑5mm；线切割要切去焊接的引弧处和收弧处；(5)轧制：轧制前将轧辊预热，然后根据脆性材料的不同选用合适的温轧温度和温轧速率及温轧道次压下量还有室温轧制速率，根据所需厚度选用合适的轧制道次；合金薄板经室温反复轧制，轧至所需厚度；(6)得到0.04‑0.5mm厚的无边部开裂现象的表面质量良好的脆性材料冷轧薄板。...

【技术特征摘要】
1.一种抑制脆性材料在冷轧过程中的边部开裂行为的方法，其特征在于工艺流程为：对脆性材料合金薄板的两边与具有一定强度和塑性的材料连接，以强化边部的塑性加工能力，首先利用轧机对复合板进行温轧，然后进行室温冷轧，最终获得表面质量良好，无边部开裂现象合金薄板；具体工艺步骤如下：(1)预处理：将脆性材料合金薄板在一定温度下进行平整，酸洗，对合金薄板边部、塑性材料边部利用磨床进行磨光后，在合金薄板两边焊接预制的厚度相同的边部强化材料，得到复合薄板，加工切割边部强化材料至一定宽度；(2)边部塑性材料：预制边部塑性材料为与脆性材料合金薄板厚度相近的塑性材料薄板；边部塑性材料在选择时要满足三个条件：a)具有良好的塑性，在相同工艺下单独轧制，无边裂发生，b)碳当量小于0.62％，与脆性材料焊接性良好，焊缝无裂纹，c)在同样的轧制条件下塑性材料轧后伸长率与脆性材料轧后伸长率的差值的绝对值小于80％；(3)连接：边部塑性材料与脆性材料采用氩弧焊或激光焊接的方式进行连接，针对脆性合金和边部塑性材料选用合适的焊接工艺；(4)线切割：边部塑性材料的宽度应控制在1-5mm；线切割要切...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶丰，梁永锋，张豹，石祥聚，林均品，温识博，刘斌斌，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11