不銹鋼—碳鋼層合板激光彎折區(qū)材料特性與增厚現(xiàn)象研究.pdf

1、不銹鋼-碳鋼層合板是利用爆炸-軋制等復合手段使不銹鋼與碳鋼在界面上實現(xiàn)牢固冶金結合的新型材料，既具備基體碳鋼的強度和塑性，又兼有復層不銹鋼的耐蝕、耐磨、耐熱、光亮等優(yōu)點。激光彎曲成形技術通過利用高能激光束掃描板材表面形成非均勻溫度場所導致的熱應力來實現(xiàn)板材塑性變形，以得到預期形狀。不銹鋼-碳鋼層合板（簡稱不銹鋼層合板）激光彎曲既是不銹鋼層合板彎曲成形的新方法，又是激光彎曲成形在異種金屬層合板材領域的新應用。本文以1Cr18Ni9Ti/Q

2、235A不銹鋼-碳鋼層合板為研究對象，分析其激光彎折區(qū)形成過程及特性，主要完成工作如下:
　　(1)不銹鋼層合板激光彎曲實驗。利用JK701H型Nd∶YAG固體脈沖激光器、數(shù)控系統(tǒng)、角度測量系統(tǒng)等設備進行激光彎曲實驗，得到角度曲線。激光加載與卸載階段，板材剛性約束大，角度增加緩慢，整體曲線呈現(xiàn)臺階狀;彎曲過程中的應力-應變波動使得角度曲線呈現(xiàn)規(guī)律性波動。造成不銹鋼層合板與不銹鋼板彎曲角度差異的性能參數(shù)主要為屈服強度、比熱容與熱導率

3、三個參數(shù)。最后，選取合理參數(shù)成型槽型艙壁件。
　　(2)彎折區(qū)域材料特性實驗分析。不銹鋼層合板經激光熱作用后不銹鋼層晶粒尺寸增大，出現(xiàn)增厚現(xiàn)象;碳鋼層組織呈現(xiàn)一定的層次性，熱影響區(qū)依次為晶粒變形區(qū)、動態(tài)結晶區(qū)、晶粒細化區(qū)及晶粒生長區(qū)。不銹鋼層與碳鋼層硬度值增大，不銹鋼層的最大硬度于EALE=5.25J/mm時達到290HV;碳鋼層最大硬度相對母材提高46HV。利用電子探針對彎折區(qū)C、Fe、Cr、Mn、Ni、Si六種元素的分布情況進

4、行線掃描分析，除C元素外，其余五種元素沒有出現(xiàn)宏觀偏析現(xiàn)象，C原子與界面處出現(xiàn)累積現(xiàn)象。層合板界面由于碳原子的間隙擴散，鐵素體帶增寬至20μm，實現(xiàn)層合界面的高強度結合。
　　(3)不銹鋼層合板彎折區(qū)增厚現(xiàn)象研究。不銹鋼層合板在加熱過程中晶粒生長，尺寸增大，產生“熱膨脹增厚”;正向彎曲過程中，晶粒在彎曲應力作用下擠壓伸長，產生“擠壓增厚”，在二者的作用下，板材厚度增加，且“熱膨脹增厚”占主導地位。增厚現(xiàn)象主要出現(xiàn)在上層不銹鋼及碳鋼