摘要
近年来，随着我国工业水平不断迈向高标准、高要求发展态势，对不锈钢复合板性能也提出了更高的应用要求；新兴低合金高强度不锈钢复合板因其具有更加优异的耐磨性、耐腐蚀性以及耐候性，能够更好的应对现阶段工业生产中的复杂环境，而逐渐代替传统不锈钢复合板成为工业应用领域中新的研究重点。因此本文将研究对象定位于 316L不锈钢和 Q420低合金高强钢的复合，通过实验与仿真模拟相结合的方式，得到二者的协调变形温度和相关应变速率，制备得到较好的复合材料。以期为后续工厂轧制提供一定的理论基础，本文主要工作及结论如下： (1)通过Gleeble-3800热模拟机进行复合热压缩试验，试验温度分别设置为950℃、1000℃、1050℃、1100℃和 1150℃，应变速率为 0.01 s-1、0.1 s-1、1 s-1和 10 s-1，系统研究了不同热压缩工艺下材料的高温变形行为，构建了涵盖温度、应变速率等多因素耦合的 Arrhenius 本构方程，并对所建本构模型进行验证，结果显示：试验的流变应力值与构建的本构模型计算得出的流变应力值拟合度较高(相关系数 R=0.9948 9；平均误差 AARE=3.8235 %)。基于动态材料模型(DMM)和 Prasad 失稳判据，分别绘制了应变为0.1、0.3、0.5和0.7时的热加工图。 (2)利用 OM、SEM 等对热压缩后试件的界面微观组织进行表征，通过分析不同工艺条件下近界面两侧金属基体微观组织演变规律、碳钢侧脱碳层厚度以及工艺参数对界面元素分布和元素扩散距离的影响。最终得到 316L/Q420 不锈钢复合板的最优加工工艺区间为：T=1110~1150℃，? =1.284~10 s-1。并在此加工区间基础上，对双金属分别进行20%、30%、40%和50%四种不同压下率的实验，表征结果显示，随着压下率的增加，元素扩散程度加剧，当压下率达到 40%，界面处孔洞已全部闭合，双金属实现良好结合。 (3)根据热压缩以及有限元模拟的结果，选取温度为 1150℃，压下率为 40%条件下对 316L/Q420 双金属进行热轧制实验。将制备后的板材在不同温度下进行回火处理，结果表明，在 540℃保温条件下，拉伸断口处韧窝呈细小等轴状，为韧性断裂，断后延伸率达到22.4%，复合板屈服强度和抗拉强度分别提升至 352.7 MPa、554.9 MPa，力学性能能够满足实际需求。
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