ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Технология изготовления биметаллических листов сталь-молибден из "Коррозионностойкие сплавы тугоплавких металлов " Биметаллический лист сталь-молибден изготовляли методом вакуумной пакетной прокатки листов молибдена (точнее, сплава ЦМ2А) и Ст. 3. Технология производства листов, в том числе полупромышленным способом, из молибдена ЦМ2А описана в работе [13], Ограничимся описанием технологии вакуумной пакетной прокатки двух листов - молибдена и стали. Для получения удовлетворительного сцепления разнородных металлов, которые интенсивно окисляются на воздухе, необходимо проводить горячую прокатку в вакууме [83, 84 и др.]. Исследования многослойных металлов [85, 86] показали, что прокатка в вакууме или инертных газах повышает их качество, в том числе увеличивает и прочность сцепления. [c.92] Тем не менее способ получения биметаллов прокаткой в вакууме имеет ограниченное применение, что в основном связано с относительно малыми размерами вакуумной камеры. Поэтому ниже описьшается способ получения биметалла сталь-молибден прокаткой в герметизированных пакетах [87]. [c.92] Как было указано выше, в качестве молибденового покрытия использовали сплав ЦМ2А (0,1% Ti 0,1% Zr 0,01% С), а в качестве основы -Ст. 3 (некоторые опыты были проведены с техническим железом и сталями 10 и 20). Применяли также различные прослойки между молибденом и сталью - V, Nb, Та, Ni, Сг, бронзу и двойные прослойки - Nb + Си и Сг + + Ni. Прослойки Сг и Сг + Ni наносили гальваническим способом, описанным в работе [88]. В некоторых случаях использовали прослойки в виде листов толщиной 0,1 мм. Пакеты составляли из двух листов — молибдена толпдиной 3,5 мм и стали толщиной 16,5 мм. [c.92] При исследовании структуры молибдена применяли электролитическое травление в 50%-ном растворе серной кислоты в этиловом спирте. Температура электролита- 20°С, плотность тока 0,5-0,6 А/см , время травления 3—4 с. При этом выявляется только структура молибдена, а сталь не травится. Структуру стали выявляли химическим травлением в 4%-ном спиртовом растворе азотной кислоты. [c.93] Для уточнения режимов прокатки необходимо было прежде всего установить оптимальную температуру процесса. Основными критериями оценки качества биметалла при этом являются сопротивление срезу и свариваемость (за 100% принимали всю площадь поверхности листов, а свариваемость определяли как разность этой площади и площади участков, на которых сталь и молибден не приваривались друг к другу). Было установлено, что оптимальная температура прокатки 950° С (рис. 88). [c.93] Высокотемпературный нагрев при получении биметалла обусловливает взаимную диффузию составляющих сплавов, в данном случае молибдена в сталь и углерода из стали в молибден, что подтверждается результатами металлографического анализа. Из рис. 89 видно, что поверхностные слои стали обезуглерожены, а феррит имеет столбчатое строение. Первое объясняется диффузией углерода в молибден, второе — диффузией молибдена в сталь. Когда в стали достигается такое содержание молибдена, при котором а - 7, превращения не происходит, феррит приобретает столбчатое строение. Темная прослойка между молибденом и железом - карбид (Мо, Ре)бС. Толщина зтой прослойки, как и зоны обезуглероживания, тем больше, чем выше температура прокатки, вследствие ускорения диффузионных процессов при повышении температуры. Увеличение толщины хрупкой карбидной прослойки приводит к уменьшению прочности сцепления, что видно из рис. 91 (повышение температуры прокатки снижает прочность сцепления). В дальнейшем перераспределение элементов между слоями будет рассмотрено дополнительно — при описании результатов исследования необходимости (целесообразности) проведения после прокатки термической обработки. [c.94] Хорошая свариваемость стали и молибдена наблюдается в тех случаях, когда общая толщина биметаллического листа составляет 20 мм при толщине молибдена 1-2 мм (прокатка при 950 и 1200°С) и 3,5-6 мм (прокатка при 950° С) при толщине молибденового покрытия 10 мм листы не свариваются. Другими словами, при небольшой толщине молибден хорошо сваривается со сталью и в случае прокатки при 1200° С. Это можно объяснить тем, что условия прокатки недостаточно изотермичны. При контакте с холодными валками тоньсий теплопроводный молибденовый слой охлаждается и фактически температура на границе молибден-сталь ниже, чем температура в камере. Использование в качестве подложки различных сталей (0,03—0,16% С) не оказывает заметного влияния на прочность на срез биметаллического композита, гак как при испытаниях на срез, как правило, наблюдается разрушение по молибдену. [c.94] Для улучшения свариваемости прокатъшаемой пары при производстве биметаллов применяют различные металлические прослойки [8]. Исследование целесообразности использования таких прослоек показало неудовлетворительные результаты при прокатке листов сталь—молибден с прослойками, перечисленными выше, сплошного биметаллического листа получить не удалось — молибден со сталью не сваривался. В связи с этим в дальнейшем все образцы и заготовки для изделий из биметалла сталь-молибден изготовляли вакуумной прокаткой без прослоек. [c.94] При испытаниях на срез, как правило, наблюдалось разрушение по молибдену, за исключением тех случаев, когда прокатку проводили при высокой тгмпературе, т.е. когда промежуточная карбидная хрупкая зона достигает большой толщины (см. рис. 91,а и 6) и разрушение происходит по сварному шву. Это еще одна причина нежелательности повышения температуры прокатки сверх оптимальной (950° С). [c.94] Другой метод прокатки, который был исследован, - это прокатка так называемых герметизированных пакетов (рис. 91). Такой пакет состоит иэ основного слоя 1 (Ст. 3), плакирующего слоя 2 (ЦМ2А), герметизирующей крышки 3 (Ст. 3), разделителыюго слоя 4, препятствующего приварке крышки к молибдену, боковой прокладки 5 и сварных швов 6. Конструкция такого пакета практически исключает окисление молибдена, что позволяет осуществлять прокатку на воздухе. Прокатку проводили на двухвалковом стане со скоростью 0,85 м/с. Температуру прокатки изменяли (для установления оптимальной) от 1300 до 900° С, обжатие - от 10 до 60% за проход. После прокатки края пакета обрезали и из полученных биметаллических полос изготовляли образцы для исследования. [c.95] Несмотря на различие свойств стали и молибдена при высоких температурах, при совместной прокатке оба металла деформируются одинаково и степень деформации каждого из них равна общей степени деформации. Поэтому соотношение толщин в готовом биметалле равно соотношению толщин стали и молибдена в исходных заготовках. [c.96] Приведенные результаты дают представление об основных параметрах производства биметаллических листов сталь—молибден, которые, разумеется, должны корректироваться в соответствии с характеристиками имеющегося оборудования. Основные технологические факторы, определяющие свойства получаемого биметаллического соединения, — температура и степень деформации при прокатке. [c.97] Свойства биметаллического соединения можно изменять термической обработкой, вызывающей (усиливающей) диффузионное перераспределение элементов между слоями. Этому вопросу посвящен следующий раздел этой главы. [c.97] В заключение следует отметить, что способ получения биметалла — вакуумная или пакетная прокатка —на его свойства не влияет и выбор способа изготовления биметалла должен определяться имеющимся оборудованием и тем, какой из них удобнее использовать в данных конкретных производственных условиях. [c.97] Вернуться к основной статье