冶金结合的不锈钢制造技术

一种具有不锈钢外部的钢模；所述钢模包括含有至少55重量%铁的核心区域，所述核心区域冶金结合到由不锈钢区域和结合区域构成的不锈钢涂层。所述不锈钢区域可以具有约1微米至约250微米的厚度和跨越所述不锈钢区域厚度的大约一致的不锈钢组合物。所述不锈钢组合物包括铁和约10重量%至约30重量%铬的掺合物。所述结合区域位于所述不锈钢区域和所述核心区域之间，具有大于1微米并且小于所述不锈钢区域厚度的厚度，并且具有结合组合物。所述结合组合物包括铁和铬的掺合物，具有大约等于所述不锈钢区域铬浓度的、邻近不锈钢区域的铬浓度，并且具有含有小于约5重量%铬的、邻近核心区域的铬浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种具有不锈钢外部的钢模；所述钢模包括含有至少55重量%铁的核心区域，所述核心区域冶金结合到由不锈钢区域和结合区域构成的不锈钢涂层。所述不锈钢区域可以具有约1微米至约250微米的厚度和跨越所述不锈钢区域厚度的大约一致的不锈钢组合物。所述不锈钢组合物包括铁和约10重量%至约30重量%铬的掺合物。所述结合区域位于所述不锈钢区域和所述核心区域之间，具有大于1微米并且小于所述不锈钢区域厚度的厚度，并且具有结合组合物。所述结合组合物包括铁和铬的掺合物，具有大约等于所述不锈钢区域铬浓度的、邻近不锈钢区域的铬浓度，并且具有含有小于约5重量%铬的、邻近核心区域的铬浓度。【专利说明】冶金结合的不锈钢
本公开内容涉及冶金结合到并负载不锈钢外层的非不锈钢产品。
技术介绍
钢是世界上最普遍存在的结构材料之一。遗憾的是，钢易于氧化及因而导致的结构性和装饰性失效。已经开发了多种技术以尝试提供用于钢的防护涂层，这些技术包括镀锌、镀锌退火(galvannealing)、铬化处理(chromizing)、包层(cladding)、涂漆等。一个保护钢的好的方法是在钢产品的外部提供不锈钢组合物。铬化处理是一种在钢的表面生产铬-铁合金及由此形成的不锈钢的常见方法。对铁铬化处理包括热沉积-扩散法，铬通过热沉积-扩散法扩散到钢中并在钢基体中产生变化的铬浓度。通常地，所述基体的表面具有最高的铬浓度并且铬浓度随着进入基体的距离的增加而减小。铬浓度通常遵循典型的扩散函数，也就是说，铬浓度随离开基体的距离而指数地降低。其它的铬化处理产品，如描述于美国专利3，312，546中的那些，包括具有20%以上的铬浓度的扩散涂层，该铬浓度随进入基体的距离而线性地降低(参见图1)。这些高铬含量的涂层看来是包含由主体基体(bulk substrate)负载的含铬材料的箔或层。随进入基体的深度而增长的铬浓度可以影响材料的耐腐蚀性。也就是说，表面的磨损连续地产生具有更低的铬浓度的新层，容易理解的是，所述新层具有比初始表面小的耐腐蚀性。由于铬化的表面中可变的铬浓度引起的这种不期望的效果，已经由爆炸复合的出现克服了。将不锈钢爆炸焊接或爆炸复合到碳钢上产生了冶金结合到碳钢基体上的具有一致组合物的不锈钢层。该技术克服了与铬化处理相关的可变的浓度，但是其严重地受限于飞层(flying layer)的厚度、烈性炸药的使用以及形成的冶金结合。在爆炸焊接的金属中已经观察到了两种类型的冶金结合:在烈性炸药载荷下，横截面由基层和飞层的波状混合而组成，并且在较低的炸药载荷下，横截面包括飞层的颗粒向基层的注 \。例如，参见 Explosive welding of stainless steel-carbon steelcoaxial pipes, J.Mat.Sc1., 2012, 47-2, 685-695 ；和 Microstructure of Austeniticstainless Steel Explosively Bonded to low Carbon-Steel, J.Electron Microsc.(Tokyo), 1973，22-1, 13-18。现有技术没有教导包括扩散结合到碳钢基体的具有一致组合物的不锈钢层的材料。理想地，这样的材料将包括与爆炸焊接的不锈钢相关的耐腐蚀性和在典型的铬化处理应用中观察到的深度扩散结合。专利技术概沭第一实施方案是冶金结合在钢模(steel form)上的不锈钢，所述钢模包括含有至少55重量％铁的核心区域并负载有不锈钢涂层。所述不锈钢涂层由不锈钢区域和结合区域构成。所述不锈钢区域具有约I微米至约250微米的厚度，并具有跨越不锈钢区域的厚度的大约一致的不锈钢组合物。所述不锈钢组合物包括铁和铬的掺合物，并且包括约10重量％至约30重量％的铬浓度。所述结合区域位于所述不锈钢区域和所述核心区域之间，具有大于I微米并且小于所述不锈钢区域厚度的厚度，并具有结合组合物。所述结合组合物包括铁和铬的掺合物，并且所述结合组成具有大约等于所述不锈钢区域铬浓度的、邻近所述不锈钢区域的铬浓度，以及所述结合组合物具有含有小于约5重量％铬的、邻近所述核心区域的铬浓度。第二实施方案是钢板，所述钢板包括:第一不锈钢区域，所述第一不锈钢区域具有约I微米至约250微米的厚度；第一结合区域，所述第一结合区域位于所述第一不锈钢区域和核心区域之间，所述第一结合区域具有大于I微米并且小于所述第一不锈钢区域厚度的厚度；所述核心区域，所述核心区域具有约100微米至约4毫米的厚度，所述核心区域具有含有至少85重量％铁的核心组合物；第二结合区域，所述第二结合区域位于所述核心区域和第二不锈钢区域之间；以及所述第二不锈钢区域，所述第二不锈钢区域具有约I微米至约250微米的厚度。所述第二结合区域具有大于I微米并且小于所述第二不锈钢区域厚度的厚度。所述第一和第二不锈钢区域具有跨越各自的不锈钢区域厚度的大约一致的不锈钢组合物。独立地，所述不锈钢组合物包括铁和铬的掺合物，以及约10重量％至约30重量％的铬浓度。所述第一和第二结合区域具有结合组合物，所述结合组合物独立地包括铁和铬的掺合物，具有大约等于所述不锈钢区域铬浓度的、邻近所述不锈钢区域的铬浓度，并且具有含有小于约5重量％铬的、邻近所述核心区域的铬浓度。附图的简要i兑明为了更完全地理解所述公开内容，应参考以下详细说明和附图，其中:图1是铬浓度随铬化钢(现有技术)的深度而变化的曲线图；图2是铬浓度和铁浓度随300系列产品的前体的深度而变化的曲线图；图3是300系列产品的前体的横截面的SEM图；图4是铬浓度随300系列产品的深度而变化的曲线图，(实线)测得的能量-色散X射线光谱(EDX)数据，(虚线)为核心中的铬浓度而标准化的EDX数据；图5是300系列产品的横截面的SEM图；图6是铬浓度、镍浓度和铁浓度随400系列产品的前体的深度而变化的曲线图；图7是400系列产品的前体的横截面的SEM图；图8是铬浓度和镍浓度随400系列产品的深度而变化的曲线图；图9是400系列产品的横截面的SEM图；和图10是本文中描述的一个实施方案的示意图。虽然附图中说明了具体的实施方案，应当理解所述公开内容是说明性的，这些实施方案并非意在用来限制本文中描述和说明的专利技术。专利技术详沭术语“掺合物”涉及多种金属，优选为过渡金属，是指所述金属在给定区域中是混合的。掺合物可以进一步描述为固溶体、合金、均质掺合物、异质掺合物、金属相或还包括金属间的或不溶的结构、晶体或微晶的前述中的一个。重要地，本文中使用的术语“掺合物”清楚地排除了混合的颗粒或晶体或互溶的材料。也就是说，本文中描述的掺合物不包括可区分的组合物颗粒，该组合物颗粒例如通过将所述掺合物加热到组合物颗粒可以相互扩散的温度下，可以形成固溶体、单一金属相等。显著地，掺合物可包括金属间的种类，因为这些金属间的种类在“溶质”或主体金属相中是不可溶的。另外，混合的-互溶材料的排除没有限制样品的同质性；异质的掺合物可以包括掺合物中的至少一种金属的浓度梯度，但不包括一种相或组合物的可区分的颗粒或晶体，所述可区分的颗粒或晶体与具有第二相的组合物的颗粒或晶体混合，或混合在具有第二相的组合物的溶质中，所述第一相的组合物在所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·E·布拉德，J·麦克德莫特，
申请(专利权)人：奥秘合金设计有限公司，
类型：
国别省市：