碳钢不锈钢液固相扩散复合的研究

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1、摘要摘要本文以20碳钢管、铜箔、黄铜箔、不锈钢棒为研究材料，采用冷拔．液固相扩散复合法制备碳钢／不锈钢复合材料，通过光学显微镜(OM)及扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、电子探针(EPMA)分析、显微硬度试验、剪切试验等方法研究了扩散温度、扩散时间、拉拔变形等工艺因素对碳钢／不锈钢扩散复合结合区组织、成分和性能的影响。研究结果表明：以H62黄铜箔及铜箔作中间层，通过液．固相扩散复合法可以使碳钢／不锈钢实现良好的冶金结合；碳钢／不锈钢的液固相扩散复合过程存在非对称性，结合区界面组织演变存在显著差异，且较低温度和较高温度，组织的演变特征也具

2、有显著差异。以H62黄铜箔为中间层，在950"C扩散复合，紧邻碳钢／黄铜界面附近碳钢侧形成一个元素扩散过渡层，碳钢／黄铜界面有铬的碳化物形成，同时沿碳钢／黄铜界面形成不连续岛状富铁相分布于黄铜基体中；而在较高温度扩散复合，紧邻碳钢／黄铜界面附近碳钢侧没有明显的元素扩散过渡层形成，碳钢／黄铜界面也没有铬的碳化物形成，但沿碳钢／黄铜界面形成连续的岛状富铁相，并向黄铜基体中生长。扩散温度升高或扩散时间延长或拉拔变形量增加，结合区岛状组织增多。XRD衍射分析结果表明，碳钢／黄铜界面形成的岛状组织为面心立方结构的奥氏体组织。以Cu箔为中间层在高于熔点温

3、度扩散复合，结合区组织演变特征与碳钢-H62黄铜一不锈钢在较高温度扩散复合结合区组织特征相似。结合区性能试验表明，以H62黄铜箔为中间层，碳钢／不锈钢扩散复合结合区抗剪强度可以达到280MPa以上；以Cu箔为中间层，碳钢／不锈钢扩散复合结合区抗剪强度可以达到300MPa以上。结合区抗剪强度随扩散时间的延长或温度的升高以及拉拔变形量的增加而提高。关键词：碳钢／不锈钢；液固相扩散复合；结合区；冶金结合；抗剪强度人连交通大学下学硕十学位论文AbstractInthis．paper，lowcarbonsteel／stainlesssteelcladm

4、etalwaspresentedusingcold—drawnandLiquid．SoilddiffusionbondingwhenCuFoilandH62BrassFoilwasusedasintermediatematerials．Theeffectofdiffusiontemperature，diffusiontimeandcolddrawnonthemicrostructure，componentandbondingperformanceofthediffusionbondingzoneoflowcarbonsteel／s；tainl

5、esssteelwereexaminedbyopticalmicroscope(OM)，scanningelectronmicroscope(SEM)observation，energydispersiveX-ray(EDS)analysis，electronprobemicroscopeanalysis(EPMA)，microhardnesstestandcompressionshearstrengthtest．TheresultsshowthatthemetallurgicalbondoflOWcarbonsteelandstainles

6、ssteelcanbeachievedbytheprocessofcold．-drawnandLiquid．．SoilddiffusionbondingwhenCuFoilandH62BrassFoilwasusedasintermediatematerials；Therewasaasymmetryintheprocessofluquid．solidphasediffusionbondingoflOWcarbonsteel／stainlesssteelandthestructuresofbondinginterfaceshassignific

7、antdifference，thecharacteristicsofstructuresevolutionalsohavesignificantdifferenceswhenthebondingonthelowertemperatureandhighertemperature．WhendffusionbondingusingH62BrassFoilasintermediatematerialsat950℃，thesideofcarbonsteelneartheCarbonSteel／Brassinterfaceformingadiffusio

8、ntransitionregionandchromiumcarbideformattheCarbonSteel／Brassinterface．Atthesameti