专利名称：一种碳钢/不锈钢复合材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及金属复合材料技术领域，具体为一种碳钢/不锈钢复合材料制备方法。
背景技术：
碳钢是应用较多的结构材料之一，然而其在使用过程中容易腐蚀，而不锈钢的耐蚀性能优异，在不降低材料的强度，同时要求表面具有良好耐蚀性能的情况下，可将二者制成碳钢/不锈钢复合材料，从而减少不锈钢的用量，降低材料的成本。
碳钢/不锈钢复合材料的制备方法主要包括挤压复合法、轧制服和法、扩散焊接法、超声焊接和爆炸复合法等。这些方法的共同优点在于材料不融化、没有焊接区、热影响区小；没有明显的相互扩散层及熔化层，对材料固有的性能影响极小。然而，它们也存在一些缺点，例如，挤压复合的材料范围受限制，要求大功率的挤压机，而且不能连续化生产；轧制复合一般情况下往往需要高达60% 70%的变形率；扩散连接得主:要缺点是对待焊接表面质量要求高、生产效率低、设备昂贵、焊合质量不太稳定；超声焊接目甜只能用于极薄的材料；爆炸焊接复合材料的后续加工工艺研究不足，导致爆炸焊接应用受限。
而热浸铍又称热镀，它是指将钢放入远低于钢熔点的熔融金属液中，保持一定时问后，在钢表面形成一层具有金属液材料的保护层。热浸镀方法在制备防腐复合材料屮得到了广泛的应用。钢表面热浸镀锡、锌、铝及其合金等作为常用耐大气腐蚀的材料早已大批量生产并商品化。这种方法的优点在于工艺简单、成本低、钢与表面防腐材料界面为冶金结合等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳钢/不锈钢复合材料的制备方法。此方法为直接将碳钢浸入液态不锈钢中，在稳定的工艺参数下，在一定的温度范围、短时间内，制备出碳钢表面具有一定厚度的不锈钢工件。
一种碳钢/不锈钢复合材料及制备方法，其特征在于碳钢选用45#钢，不锈钢选用1Crl8Ni9，其成分(wt。/。) 50.15%C， (17% 19%)Cr，(8% 10%)Ni， g%Si， S2%Mn， S0.035%P， S0.030%S，余量Fe。
将45#钢以两种方式迸行表面处理: 表面打磨—碱洗(用10。/。NaOH煮沸清洗10niin)—水洗—酸洗(用36%HCI清洗5 min)—水洗—干燥。②表面喷砂。
将不锈钢在中频感应炉内加热熔化，熔化温度在1400 °C 1500 〔之间，通入氮气或氩气保护。
将表面处理后的45#钢浸入不锈钢熔液中进行热浸镀，浸入时间为1 10 s, 45#钢表面获得厚度在0.5 3 mm之间的不锈钢层。
本发明和现有技术相比所具有的优点在于生产时间短，效率高。设备简单，对设备的使用寿命影响不大，可连续化生产。操作简单易行，适合实际生产。并且工艺简单，成本低。
具体实施例方式
实施例l-
(1) 将45#钢进行表面处理表面经100#砂纸打磨—碱洗(用10。/。NaOH煮沸清洗10 min)—水洗—酸洗(用36%HC1清洗5 min)—水洗—常温干燥。
(2) 将不锈钢在功率为IOOKW的中频感应炉内加热熔化，熔化时功率设定为80KW。熔化完成后在1450 'C温度下保温，熔化过程通入氮气或氩气保护。熔液中加入少量A1脱氧，随后除去熔液表面浮渣。
(3) 将(l)中表面处理后的45#钢以竖直方式浸入不锈钢熔液中，浸入时间控制在1 10s之间。
(4) 热浸镀不锈钢后的.45#钢在静止空气中自然冷却。这样便在工件表面形成厚度在0.5 3mm之间^不锈钢。45#钢与不锈钢的界面为冶金结合。 '、
实施例2:
(1)将45#钢进行表面处理表面经100#砂纸打磨—碱洗(用10%NaOH煮沸清洗10 min)—水洗—酸洗(用36%HC1清洗5 min)—水洗—常温干燥。(2) 将不锈钢在功率为100 KW的中频感应炉内加热熔化，熔化时功率设定为80KW。熔化完成后在1500 'C温度下保温，熔化过程通入氮气或氩气保护。熔液中加入少量A1脱氧，随后除去熔液表面浮渣。
(3) 将(l)中表面处理后的45^钢以竖直方式浸入不锈钢熔液中，浸入时间控制在1 10s之间。
(4) 热浸镀不锈钢后的45#钢在静止空气中自然冷却。这样便在工件表面形成厚度在0.5 3 mm之间的不锈钢。45#钢与不锈钢的界面为冶金结合。
实施例3:
(1) 将45#钢进行表面处理表面喷砂，时间为5min。
(2) 将不锈钢在功率为100 KW的中频感应炉内加热熔化，熔化时功率设定为80KW。熔化完成后在1450 'C温度下保温，熔化过程通入氮气或氩气保护。熔液中加入少量A1脱氧，随后除去熔液表面浮渣。
(3) 将(l)中表面处理后的45#钢以竖直方式浸入不锈钢熔液中，浸入时间控制在1 10s之间。
(4) 热浸镀不锈钢后的45^钢在静止空气中自然冷却。这样便在工件表面形成厚度在0.5 3 mm之间的不锈钢。45#钢与不锈钢的界面为冶金结合。
实施例4:
(1) 将45^钢进行表面处理表面喷砂，时间为5min。
(2) 将不锈钢在功率为IOOKW的中频感应炉内加热熔化，熔化时功率设定为80KW。熔化完成后在*1500 'C温度下保温，熔化过程通入氮气或氩气保折t熔液中加入少量A1脱氧，随后除去熔液表面浮渣。
(3) 将(l)中表面处理后的45#钢浸入不锈钢熔液中，浸入时间控制在1 10 s之间。
(4) 热浸镀不锈钢后的45#钢在静止空气中自然冷却。这样便在工件表面形成厚度在0.5 3rnm之间的不锈钢。45#钢与不锈钢的界面为冶金结合。
权利要求
1. 一种碳钢/不锈钢复合材料，其特征在于不锈钢成分wt％≤0.15％C，(17％～19％)Cr，(8％～10％)Ni，≤1％Si，≤2％Mn，≤0.035％P，≤0.030％S，余量Fe。
2. 如权利要求1所述一种碳钢/不锈钢复合材料的制备方法，其特征在于热浸镀不锈钢工艺分为l)碳钢表面处理；2)熔化不锈钢；3)热浸镀；4)获得碳钢/不 锈钢复合材料。
3. 根据权利要求2所述一种碳钢/不锈钢复合材料的制备方法，其特征在于1) 中碳钢以两种方式进行表面处理:'①表面打磨—碱洗，用10。/。NaOH煮沸清洗 10 min—水洗—酸洗，用36%HC清洗5 min—水洗—干燥；②表面喷砂。
4. 根据权利要求2所述一种碳钢/不锈钢复合材料的制备方法，其特征在于2) 中采用功率为100 KW的中频炉进行不锈钢的熔化。
5. 根据权利要求2所述一种碳钢/不锈钢复合材料的制备方法，其特征在于3) 中热浸镀的温度范围为1400 °C 1500 °C，浸入时间为l 10s。
6. 根据权利要求2所述一种碳钢/不锈钢复合材料的制备方法，其特征在于4) 屮不锈钢的厚度为0.5 3 mm。
全文摘要
一种碳钢/不锈钢复合材料的制备方法，属于金属复合材料技术领域。不锈钢成分wt％≤0.15％C，(17％～19％)Cr，(8％～10％)Ni，≤1％Si，≤2％Mn，≤0.035％P，≤0.030％S，余量Fe。工艺包括45<sup>#</sup>钢表面处理；在中频感应炉中惰性气体保护下熔化不锈钢，熔化温度在1400℃～1500℃之间；将表面处理后的45<sup>#</sup>钢浸入不锈钢熔液中，浸入时间为1～10s，随后在静置空气中自然冷却。45<sup>#</sup>钢表面可形成厚度在0.5～3mm之间的不锈钢层。本发明的优点在于生产时间短，效率高。设备简单，对设备的使用寿命影响不大，可连续化生产。操作简单易行，适合实际生产。并且工艺简单，成本低。
文档编号C22C38/40GK101487104SQ200910079149
公开日2009年7月22日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者涛 林, 王立生, 骥 罗, 邵慧萍, 郝俊杰, 郭志猛, 高治山 申请人:北京科技大学