表面質量檢測

本文采用了光學顯微鏡與掃描電鏡實驗鋼進行了不銹鋼復合板界面顯微組織觀察。

(1)金相組織觀察

熱軋不銹鋼復合板的顯微組織對其力學性能有一定的影響，本文對試樣進行了光學顯微鏡下的組織觀察。

1)金相試樣的制備

軋制復合完成后，首先沿著鋼板的軋向用剪板機剪下約為1OX10mm大小的試樣，然后將試樣鑲嵌好。

2)金相試樣的磨光、拋光及組織觀察

由于普碳鋼表面氧化鐵皮還原后其表面不用經(jīng)過拋光處理，直接進行金相觀察。視野中可以看到殘留氧化鐵皮的變化，以及表面粗糙度的變化。

將鑲好的不銹鋼復合板的金相試樣依次在金相砂紙及拋光機上打磨拋光。

不銹鋼復合板金相試樣經(jīng)過磨光和拋光后，為了更清晰的觀察到界面處的結合情況，對試樣進行腐蝕。試驗過程中使用17%FeC13, 17%HC1的腐蝕液，由于不銹鋼的抗腐蝕能力很強，普碳鋼容易被腐蝕，使用這種腐蝕液時，普碳鋼一側易過腐，在視野下鳥黑一片，而不銹鋼側剛被腐蝕有的部位甚至還未被腐蝕，視野一片模糊，很難操控。將腐蝕液的濃度改變?yōu)?0%FeC13, 26.6%HC1,腐蝕效果依然沒有改進用。為了改進整體一同腐蝕的弊病，采用分側分別腐蝕的方法，不銹鋼一側使用棉球多腐蝕一段時間，然后沖洗干凈，再腐蝕普碳鋼一側，時間縮短。這樣兩側的組織形貌可以觀察清楚，但是界面處的組織模糊，無法檢測出不銹鋼復合板的復合狀況。鑒于以上情況，本試驗采用4%的硝酸酒精溶液進行腐蝕。使用硝酸酒精溶液進行腐蝕時，不銹鋼在短時間內不能被腐蝕，只要控制腐蝕普碳鋼的時間，即可得到清晰的截面線及附近的組織形貌。

(2)掃描電鏡觀察

經(jīng)氫氣還原后的普碳鋼的表面，使用JSM-6480LV掃描電鏡進行形貌觀察，主要觀察普碳鋼表面裂紋的長短，孔洞的尺寸等。

為了更進一步的研究熱軋不銹鋼復合板界面處顯微形貌，本試驗將上述金相試樣在掃描電鏡下進行形貌觀察。

掃描電鏡的觀測倍數(shù)為X 500, X 1000, X 2000, X 5000倍。

2.2.2剪切強度檢測

衡量復合板質量優(yōu)劣的指標有很多，常見的有抗剪強度、粘結強度、結合度和剝離強度等。其中，抗剪強度最能說明金屬復合板界面結合強度的高低，同時也便于測量。目前，薄規(guī)格復合板抗剪強度測試技術并不完善，圖2.3為GB/T6396-2008中規(guī)定的復合鋼板厚度大于l Omm時以剪切方式測試剪切強度的示意圖。但是在剪切板厚度較薄時，在壓力的作用下，基體會發(fā)生彎曲變形，影響精度，甚至完全測不出剪切強度值。針對這一狀況，使用圖2.4所示的剪切方式，但是在覆層較薄時，很容易在覆層最薄弱的位置發(fā)生彎曲或斷裂，影響精度，甚至測試失敗。因此，對薄規(guī)格的復合板，需要一種既準確又方便的測量裝置。試驗采用相應的試驗裝置如圖2.5所示，裝置為自行研發(fā)，己經(jīng)獲得專利。從圖2.5可以看出基體材料在平行于界面的壓力尸作用下向下運動，而覆層材料受到剪刃的阻力，二者之間在界面處產(chǎn)生相互錯動的剪切力。當剪切力超過界面的抗剪強度時，基體與覆層之間就會產(chǎn)生分離斷裂現(xiàn)象，在過程中記錄最大壓力，再除以基體與覆之間的接觸面積即可得到最大剪切應力。在試驗過程中，試樣切割好以后先用40了水砂紙將切割面的切割線切割痕跡磨掉，保證表面粗糙度Ra不大于1.6}m，且上下表面相互平行，試樣厚度達到1.Omm即可，為了使復合界面更清晰的顯現(xiàn)出來，使用4%硝酸酒精溶液輕微腐蝕磨光的表面。本實驗中影響界面結合強度的工藝參數(shù)包括:軋制溫度、軋制道次數(shù)、壓下量。本試驗對不同的工藝參數(shù)下復合板界面剪切強度進行了測定，以分析工藝參數(shù)對剪切強度的影響。

(1)試驗方法

將剪切試樣放入圖2.5所示的剪切試驗裝置中。

試樣夾持在沖頭與壓蓋之間，夾持時要注意試樣的復合界面與下模剪口邊緣線對齊，以便剪切時恰好在復合界面處被剪斷。另外，為防止沖頭受力后傾斜，應在沖頭與壓蓋之間對稱放置試樣;然后使用螺栓將沖頭與壓蓋鎖緊，再放進下模的剪口中，再用上模蓋住，用螺栓鎖緊，兩次鎖緊都是為了放置試樣在受到剪切力作用時產(chǎn)生傾翻，影響測試精度;最后再將組合裝置放在底座上，利用萬能試驗機在沖頭上施加壓力，試驗機的移動速度為Smm/min，直至試樣在復合界面處被剪斷位置;記錄試樣被剪斷之前的最大壓力。

C2)試驗結果處理

抗剪強度按公式(1)計算:z=FlS } 1 )式中:z為抗剪強度(MPa); F為剪切切斷負荷(N); S為試樣

剝離強度檢測

參考國標GB2792-81《壓敏膠粘帶180。剝離強度測定方法》的標準進行剝離試驗。先將試樣沿著軋制方向用線切割切割為10X25 mm的長方形試樣，再用線切割機沿不銹鋼與普碳鋼的結合界面切開，最后制成T型

剝離試樣，形狀如圖2. 7所示。

使用WDW3100微機控制電子萬能試驗機進行剝離試驗，通過單位寬度上剝離不銹鋼和普碳鋼所需要的力來確定復合板的結合強度。剝離強度可按下面的公式(2)計算:

拉伸性能試驗

拉伸試驗是檢驗金屬力學性能普遍采用的一種非常重要的手段。為了確定軋后各組復合板的力學性能，對不同工藝所對應的試驗鋼板進行取樣，試樣按GB3076-82標準在MST810材料疲勞試驗機上進行并測定出力學性能，確定其屈服極限as、強度極限6b0

f}.試驗設備:

試驗在MST810材料疲勞試驗機上進行。

b.試樣制備及實驗方法:

將鋼板放在電火花式線切割機上切得拉伸試樣，試樣尺寸如圖2.7所示。按 GB3076-82標準拉伸試驗在MST810材料疲勞試驗機上進行并測定復合板的力學性能，實驗環(huán)境為大氣室溫，夾頭移動速率為Smm/minx

拉伸曲線為位移一載荷曲線，通過公式計算便可得到試樣的應力值。此外，保證試樣表面光滑，避免因缺口而造成的應力集中。因此使用水砂紙將試樣打磨光滑，同時在試驗過程中夾緊試樣時保證試樣軸線方向與載荷方向一致，不能夠傾斜或產(chǎn)生偏心。