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超纯铁素体不锈钢爆炸复合板退火工艺研究
摘要
超纯铁素体不锈钢爆炸复合板是一种具有优异性能和广泛应用前景的新型复合材料。本文通过对超纯铁素体不锈钢和普通Q235B钢板进行爆炸复合，获得了具有强大力学性能的复合板。随后对复合板进行了退火处理，并研究了不同退火工艺对复合板的影响。结果表明，适当的退火处理可以显著提高复合板的机械性能和稳定性，为其应用提供了更广泛的前景。
关键词：超纯铁素体不锈钢；爆炸复合；退火处理；机械性能；稳定性
Abstract
Ultra-pureferriticstainlesssteelexplosion-compositeboardisanewtypeofcompositematerialwithexcellentpropertiesandbroadapplicationprospects.Thispaperexplodesultra-pureferriticstainlesssteelandordinaryQ235Bsteelplatetoobtaincompositeboardwithstrongmechanicalproperties.Then,thecompositeboardwasannealed,andtheeffectsofdifferentannealingprocessesonthecompositeboardwerestudied.Theresultsshowthatappropriateannealingtreatmentcansignificantlyimprovethemechanicalpropertiesandstabilityofthecompositeboard,providingawiderprospectforitsapplication.
Keywords:ultra-pureferriticstainlesssteel;explosioncomposite;annealingtreatment;mechanicalproperties;stability
1.引言
超纯铁素体不锈钢是一种含铬量较高，铁素体组织稳定，具有良好机械性能和耐腐蚀性能的材料。普通Q235B钢板则是一种较为常见的低碳钢，机械性能较弱但易于加工。将二者进行爆炸复合，可以得到一种新材料——超纯铁素体不锈钢爆炸复合板，其综合性能优于纯铁素体不锈钢和Q235B钢板。然而，作为一种新型复合材料，超纯铁素体不锈钢爆炸复合板还面临着许多挑战。其中之一是在制备过程中，由于复合板中存在固态热变形和金相组织等问题，容易出现不均匀性和脆性等问题。此外，在实际应用中，复合板还需满足一定的耐腐蚀性、机械性能和稳定性等要求。
在此背景下，退火处理被广泛应用于复合板的制备和改性中。退火处理可以消除热应力、减小晶界应力、改善晶界结构、调整晶粒度等，从而提高材料的机械性能和稳定性。本文旨在探究超纯铁素体不锈钢爆炸复合板的退火处理工艺，研究其对复合板性能的影响，为其应用提供支持。
2.实验方法
2.1材料选择
本研究选用超纯铁素体不锈钢304L板和普通Q235B钢板制备爆炸复合板。两种板材的化学成分如表1所示。
表1板材化学成分
材料CSiMnSPCrMoNi
304L板0.030.361.180.0190.02218.050.028.08
Q235B钢板0.140.260.480.0120.016///
2.2爆炸复合制备
爆炸复合采用了典型的“法式”爆轰方法。首先，在超纯铁素体不锈钢304L板的表面涂上一层热塑性聚氨酯(PU)粘合剂，用于保护铁素体板表面。然后，在钢板之间搭配一个间隙，最后使用爆炸引爆器将两种板材爆炸复合。爆炸复合平均压力为60MPa，爆炸速度为1.2km/s，爆炸后得到的复合板的厚度为10mm。
2.3退火处理
接下来，对复合板进行了退火处理。不同的温度、保温时间和冷却速率对复合板的影响进行了研究。处理条件和样品代号详见表2。
表2处理条件及样品代号
样品退火温度/℃保温时间/h冷却方式样品代号
18002静置R1
28002水淬T1
39001静置R2
49001空冷空气T2
510000.5静置R3
610000.5水淬T3
2.4性能测试
退火后，对复合板的机械性能和稳定性进行了测试。其中，使用ScanningElectronMicroscopy(SEM)观察不同样品的金相组织及晶粒尺寸；使用X射线光电子能谱（XPS）对样品进行表面分析；使用万能试验机测试样品的拉伸强度、屈服强度、伸长率等指标。
3.结果与分析
3.1金相组织和晶粒尺寸
图1展示了不同样品的金相组织。
图1不同样品的金相组织
可以发现，复合板中都存在铁素体、奥氏体、晶界等结构。退火处理对复合板的金相组织有着明显的改变。在退火温度较