一、轧制工艺参数对剪切强度的影响
(1>轧制温度对剪切强度的影响
图4.10为轧制温度对热轧复合板界面剪切强度的影响。从图4.10中可以看出:在10500C的轧制温度，75%的压下量下，复合板界面剪切强度最大，为3 86MPa;在9500C的轧制温度，20%的压下量下，复合板界面剪切强度最小，为220MPa，最大值与最小值有大于160MPa的差距，但是两者均己达到ASTM A 264的标准。在相同的压下量的情况下，剪切应力随着轧制温度的升高而增大。在20}, 38%的累积压下量下，复合板界面剪切强度随着试验轧制温度的升高分别增加108MPa, 114MPa，当累积压下量大于53%时，剪切强度随温度的变化不大;在累积压下量为75%，轧制温度9500C和10500C之间剪切应力的差距仅有40MPa o累积压下率较小时，轧制温度对剪切应力的影响明显，压下率较小时不锈钢与普碳钢之间的原子存在很大的排斥力，温度提高原子的活力增强，两钢板更容易复合;相反累积压下率较大时，容易克服不锈钢与普碳钢之间的张力，轧制温度对剪切应力的影响不大。由此可以说明:在压下率较小的情况下，轧制温度越高复合板的界面剪切强度越大。
轧制温度的提高，使基层普碳钢软化，从而降低普碳钢弹性恢复对复合界面的分层破坏作用;其次有利于界面两侧的金属活化促使界面上新晶核的生长和再结晶的进行，这样界面两侧本来不一致的结晶取向重新排列，形成共晶面结合在一起，增强普碳钢表面对不锈钢表面的粘结作用，这就相应地增强了双金属抵抗分层破坏的能力，增大了剪切强度。
复合板界面剪切强度与轧制温度的曲线
温度10000C，气流量70L}h
Fig.4.10. Variations of
shearing
temperature:Reduction temperature
hydrogen is 70L}h一1.
strengths with deformation rate and bonding
is 1000 0C，and volume flow of high purity
(2)压下量对剪切强度的影响
图4.11为不锈钢/普碳钢复合板试样分别在9500C , 10000C , 10500C的轧制温度下，经不同累积变形量轧制后结合界面的剪切强度的变化曲线。通过对图4.11复合板试样抗剪强度的变化曲线的分析，复合板试样的剪切强度随累计压下量的升高而增大，轧制温度在9500C与1000 0C温度下轧制的复合试样的抗剪强度曲线变化快，经过75%累积压下量的轧制复合后，剪切强度增大了120MP左右。在1050 0C的轧制温度下轧制的复合试样的抗剪强度曲线变化则较缓慢，经过累积压下量为7s%的轧制复合后，剪切强度增大了70MP左右。在18.s%的变形率时，复合试样的剪切强度随温度升高增大的趋势较为明显，轧制温度由9s00C升高到10500C时复合试样的剪切强度增大108MPa。当累积变形率加大到s3%时，各温度下的复合试样的剪切强度进一步增大，但是增大的趋势较为平缓，累积变形率大于s3%时各温度下的复合试样的剪切强度会随压下量的增加而急剧增大。在试验范围内的各个轧制温度下，经7s%累积压下量的轧制复合后，剪切强度可以到340}386MP之间。从结果可以看出，累积压下率小于s0%的不锈钢/普碳钢复合板的界面抗剪强度随累积压下量增加增长速率相对较低;累积压下率大于50%左右时，结合强度增长速率相对快。累积压下率低时，轧制温度对剪应力变化规律影响大;轧制温度较低时，累积压下量对剪切应力的变化规律影响大。
经过六个道次，累积压下率75%，还原温度10000C，气流量70L}h-'
Fig.4.11.Variations of mean shearing strengths with deformation rate and bonding temperature Reduction temperature is 10000C，and volume flow of high purity hydrogen is
图4.12显示的是不同压下率下复合试样普碳钢侧剪切断口扫描形貌。从图4.12 ( a)中可以明显的看出分层现象，从左到右依次是剪切作用层、交错作用层、撕裂作用层。图4.12 ( b)一(d)显示的是F7-1到F7-3试样的剪切断口撕裂层的的扫描图。(b)表面有一些凹沟，普碳钢表面氧化铁皮在复合之前经还原，还原后表面残有部分裂纹，以及表面氧化铁皮经还原，体积变小形成的孔洞，在轧制力的作用下密封在界面处，在剪切作用下部分孔洞也会被撕裂。复合时在轧制压力作用下不锈钢侧也会出现相应的凹沟，由此说明复合界面的轧制压力并不足以把普碳钢表面裂纹压实。(c)中凹沟消失，说明F7-2的结合能力比F7-1强，出现“接茬”，成片状分布，说明不锈钢与普碳钢之间产生原子扩散，界面处的原子重新排列，但是片与片间距离大;(d>“接茬”层次比(c)中的多，说明(d)的结合能力最大。
Fig.4.12 The shearing fractures scanning of carbon steel、轧制工艺参数对剥离强度的影响从复合板上切下长SOmm，宽15mm的试样，沿界面线切入30mm。然后把试样分开成图
2.7使用线切割机自试样端部的形状，使用WDW310C微机控制电子万能试验机进行剥离。剥离后的试样如图4.13所示，记录拉伸力的变化，分别对普碳钢、不锈钢的剥离面进行扫描。
Fig.4.13The sample after Stripping
剥离试验的结果表明，第一道次到第四道次的试样可以剥离开来，然而在剥离第五、第六道次时由于结合力大，低碳钢侧被撕断，这说明当界面结合到一定程度时界面结合力大于普碳钢自身的抗拉强度。
图4. 14显示的是低碳钢与不锈钢剥离后的扫描图。图4. 14 ( a)出现一些凹沟及韧窝区，这些凹沟是由低碳钢在还原后残留的裂纹。由(a)可以看出裂纹的宽度明显比还原后未轧制前的宽度大，因为在轧制力的作用下，裂纹被压扁;与之相对的，在图4. 14 ( b)中不锈钢侧出现突起，与低碳钢侧的凹沟是相吻合的。此外，在普碳钢还原过程中产生的孔洞，经轧制剥离后转变成锯齿形缺口，与此对应不锈钢侧也会出现锯齿形缺口。如图4.14 (c) (d)所示，随着累积压下率的增大，凹沟、隆起、锯齿形缺口都会越变越大，这样就会使两侧的接触面越来越大，从而使结合力增大。在(d>图中出现凸起的粘连物，说明经过第四道次轧制不锈钢的结合应力比低碳钢高。
Ca)第一道次后的低碳钢侧(b)第一道次后的不锈钢侧(c}第四道次后的低碳钢侧(d)第四道后的不锈钢侧
Fig. 4.14. Scanning electron microscope images of peeled surface(a) Low carbon steel after first pass; (b) Stainless steel after first pass; (c) Lowcarbon steel after fourth pass; (d) Stainless steel after fourth pass
图4.15显示的是不同轧制温度及累积压下率下剥离应力的变化。从图可以看出压下量对剥离强度的影响很大，在试验的温度范围9500010500C内，经过六个道次的轧制复合剥离应力增大356}427N/mm。当压下率达62%、轧制温度为10500C时，剥离应力最大为800N/mm。此数据800MPa;224N/mm，可以看出第五道次无法剥离的原因了。在压下率较小时，温度对剥离应力影响细微，随着压下率的增大温度的影响也变明显。
15不同轧制温度及累积压下率下剥离应力的变化:经过四个累积压下率62%，还原温度10000C，气流量70L}h
Fig.4.15.Variations of mean peeling strengths withand bonding temperature;by four passes. ReductionAccumulated deformation
deformation raterate reaches 62%temperature is 10000C，and volume flow ofhigh purity hydrogen is 70L}h三、轧制工艺参数对拉伸强度的影响
在轧制温度为10500C时，压下率对不锈钢复合板的拉伸强度影响结果如图4.16所示，在试验范围内抗拉强度达到了S10MPa}550 MPao
从图4.16可以看出，随着应变的增加，拉伸应力增加。在压下量为20%时，复合板的屈服强度为320MPa，抗拉强度为S 1 OMPa;在压下量为38%时，复合板拉伸时的力学性能有一定的提高，屈服强度为330MPa，拉伸强度为540MPa;在压下量为53%时，复合板的屈服强度为332MPa，拉伸强度为SSOMPa o 235普碳钢的屈服强度为235MPa，抗拉强度为370MPa ;OCr18Ni9不锈钢屈服强度>205MPa，抗拉强度>520MPa。从上述数据可知，压下量为20%时，不锈钢复合板的屈服强度大于基材与覆材的强度，抗拉强度也比基材大140MPa;压下量大于等于38%时，不锈钢复合板在拉伸时的力学强度都己经超过其基材与覆材的强度。 因此，随着压下量的增大，晶粒逐渐变小或者片层状的组织的层片间距减小，这样就会使复合板的塑性与韧性也逐步增强，屈服强度、抗拉强
度趋向于甚至超过不锈钢的强度值。
