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浅谈金属复合板与不锈钢复合板的力学性能

发布时间:2013-10-31 22:15:51  来源:  作者: 查看:
2000年以后,在中国生产中应用较多的复合钢板是以不锈钢、镍基合金、铜基合金或钛合金板为复层,低碳钢或低合金钢为基层,以爆炸焊、复合轧制、堆焊或钎焊方法制成的双金属板材。还可以采用电渣焊生产大厚度(100~150mm)的轧制复合钢。通常复层只占复合钢板总厚度的5%~50%,一般为10%~20%,最小实用厚度为1.5mm。复合钢可以节约大量的不锈钢或钛等贵重金属,具有很大的经济价值。
碳钢与不锈钢(或镍基合金、钛等)用复合轧制或爆炸焊方法形成的复合钢板,要求具有一定的拉伸、弯曲等力学性能。为了保证复合钢板不失去原有的综合性能,对基层和复层必须分别进行焊接,焊接性、焊接材料选择、焊接工艺等由基层、复层材料决定。
① 拉伸强度 复合钢中的不锈钢复层的力学性能比基层碳钢优良,抗接强度高于碳钢。复合钢的拉伸强度(σb、σs)可用下式求出。
σbcδc σbdδd
σb=────────
δc δd
式中 σbc——碳钢的抗拉强度,MPa;
δc——碳钢的厚度,mm;
σbd——不锈钢的抗拉强度, MPa;
δd——不锈钢的厚度,mm。
在实际设计中,美国在ASMF标准中规定:复合钢的整体厚度按基层碳钢的厚度进行设计。日本有关标准通常也按这种规定进行设计。
② 弯曲性能测定复合钢的弯曲性能时,可把不锈钢复层放在外侧,也可把碳钢基层放在外侧进行弯曲试验。无论采取哪种方法,都必须根据处于外侧材料的弯曲试验规定进行,目的是为了判断外侧材料的性能。
如果把不锈钢放在外侧进行弯曲试验,弯曲半径按与复合钢整体厚度相等的不锈钢厚度弯曲试验所规定的半径进行弯曲,弯曲时外侧必须不产生裂纹。在碳钢为外侧的弯曲试验时,应按碳钢整体厚度的规定进行试验。
判断复合钢的弯曲性能时,把不锈钢放在内侧,当不锈钢的厚度为4.9~9.5mm时,半径R可按复合钢整体厚度的一半(R=δ/2)进行弯曲。当不锈钢厚度δ>9mm时,弯曲半径R按等于复合钢整体厚度(R=δ)进行弯曲。通常规定三个试样中至少一个试样不能在弯曲处的两端有超过50%的分离现象。
碳钢与不锈钢爆炸焊时,由于工艺参数不当,有时在接合面交界处能产生硬化的合金层,当进行弯曲试验时,这种合金层容易形成裂纹。因此,使用爆炸焊复合钢制造承受弯曲载荷的结构时,必须选用没有硬化合金层的爆炸焊复合钢。
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