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CN106367677A - 一种钎焊复合带材的钢层材料及钎焊铝钢复合带材 - Google Patents

一种钎焊复合带材的钢层材料及钎焊铝钢复合带材 Download PDF

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周德敬
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Abstract

本发明公开一种钎焊复合带材的钢层材料及钎焊铝钢复合带材。该钢层材料的各成分质量百分数如下：碳C为0.001％～0.05％，硅Si为0.01％～0.8％，锰Mn为0.26％～1.6％，其余为铁Fe及不可避免的杂质元素；该钎焊铝钢复合带材包括铝层和钢层，铝层各成分质量百分数如下：硅Si为0.8％，铁Fe≤0.8％，铜Cu≤0.1％，锰Mn≤0.05％，锌Zn≤0.05％，其余为铝Al及不可避免的杂质元素；钢层为上述钢层材料。本发明通过对钢层材料成分的改变来提高钎焊复合带材金属间脆性化合物的生成温度，延长金属间脆性化合物生成所需的保温时间，并降低钢层成本价格。

Description

一种钎焊复合带材的钢层材料及钎焊铝钢复合带材
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种钎焊复合带材的钢层材料及钎焊铝钢复合带材。
背景技术
铝钢复合材料是一种金属层状结构复合材料，广泛的用于电力，汽车，厨具、装饰等领域，其中使用环境温度最高的为电力行业中电站空冷用翅片管基管，使用环境温度为600±10℃，保温时间≤20min。
目前使用的钎焊用铝/钢材料为铝：4A60铝合金，钢：08Al超低碳钢。4A60铝合金/08Al超低碳钢在600±10℃，保温时间20min条件下使用，界面不会产生粗大连续的铁铝金属间脆性化合物，但是当温度超过610℃或保温时间超过20min时，4A60铝合金/08Al超低碳钢会产生大量连续的金属间脆性化合物，厚度一般超过20μm，如图1和图2所示。金属间脆性化合物具有高熔点、高硬度的特性，但金属间脆性化合物在室温条件下表现出明显的脆性，对实际应用中铝/钢复合材料的使用影响很大，极易导致铝钢界面分层，使材料失效。
目前钎焊用铝/钢材料的钢采用的是08Al超低碳钢，超低碳钢的价格较高，一般较普通低碳钢价格高出1倍以上。
发明内容
为了解决上述问题，本发明期望提出一种用于高温环境下钎焊的铝钢复合带材的钢层材料及钎焊铝钢复合带材，通过对钢层材料成分的改变来提高钎焊复合带材金属间脆性化合物的生成温度，延长金属间脆性化合物生成所需的保温时间，并降低钢层成本价格。
本发明的目的之一是提供一种钎焊复合带材的钢层材料，该钢层材料包含：碳C、硅Si、锰Mn，各成分质量百分数：碳C为0.001％～0.05％，硅Si为0.01％～0.8％，锰Mn为0.26％～1.6％，其余为铁Fe及不可避免的杂质元素
本发明中，所述钢层材料中不可避免的杂质元素包括：磷P、硫S、铝Al，其在钢层材料中的质量百分数为：磷P≤0.02％，硫S≤0.005％，铝Al≤0.005％。
本发明的另一目的是提供一种钎焊铝钢复合带材，通过将铝层和钢层复合而成，所述铝层各成分质量百分数如下：硅Si为0.8％，铁Fe≤0.8％，铜Cu≤0.1％，锰Mn≤0.05％，锌Zn≤0.05％，其余为铝Al及铝层不可避免的杂质元素；所述钢层为上述的钢层材料。
本发明提供的钎焊复合带材的钢层材料及钎焊铝钢复合带材，通过改变钢层材料成分提高钎焊复合带材金属间脆性化合物的生成温度，延长金属间脆性化合物生成所需的保温时间，降低了铝钢复合带材的成本价格，扩大钎焊工艺区间，提高产品成材率。
附图说明
图1是现有铝钢复合带材热处理温度608℃，保温60min金相图；
图2是现有铝钢复合带材热处理温度616℃，保温20min金相图；
图3是本发明实施例1的铝钢复合带材热处理温度608℃，保温720min金相图；
图4是本发明实施例2的铝钢复合带材热处理温度616℃，保温60min金相图；
图5是本发明实施例3的铝钢复合带材热处理温度608℃，保温180min金相图；
图6是本发明实施例3的铝钢复合带材热处理温度616℃，保温60min金相图；
图7是本发明实施例4的铝钢复合带材热处理温度608℃，保温180min金相图；
图8是本发明实施例5的铝钢复合带材热处理温度616℃，保温60min金相图。
图中：
1-铝层；2-金属间脆性化合物；3-现有钢层；4-本发明钢层。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
发明人发现通过改变钎焊复合带材钢层中碳C、硅Si、锰Mn的含量可以有效提高钎焊复合带材生成金属间脆性化合物的温度，并延长生成金属间脆性化合物所需的保温时间。通过控制钢层中磷P、硫S、铝Al的含量，可以更好的增强本发明的有益效果。
本发明所说的延长了生成金属间脆性化合物所需的保温时间，是指与现有的钎焊复合带材相比，在相同的温度条件下，采用本发明钢层材料的钎焊复合带材生成金属间脆性化合物所需的保温时间显著增加。一般而言，在金属热处理中，加热温度越高，金属发生相变所需的保温时间越短。
本发明以下的实施例，就体现了上述发明思路。
本发明实施例提供一种钢层材料，各质量百分数如下：碳C为0.001％～0.05％，硅Si为0.01％～0.8％，锰Mn为0.26％～1.6％，磷P≤0.02％，硫S≤0.005％，铝Al≤0.005％，其余为铁Fe及其他不可避免的杂质元素。
本发明实施例提供一种钎焊铝钢复合带材，通过将铝层和钢层复合而成；铝层各成分质量百分数如下：硅Si为0.8％，铁Fe≤0.8％，铜Cu≤0.1％，锰Mn≤0.05％，锌Zn≤0.05％，其余为铝Al及不可避免的杂质元素；钢层为上述的钢层材料。
实施例1
采用的铝层各成分的质量百分数：硅Si为0.8％，铁Fe为0.8％，铜Cu为0.07％，锰Mn为0.05％，锌Zn为0.04％，其余为铝Al及不可避免的杂质元素；钢层各成分质量百分数：碳C为0.05％，硅Si为0.017％，锰Mn为0.286％，磷P为0.02％，硫S为0.004％，铝Al为0.003％，其余为铁Fe及其他不可避免的杂质元素。
如图3所示，该成分的铝钢复合带材经加热到608℃保温720min热处理，未产生金属间脆性相化合物。
实施例2
采用的铝层各成分的质量百分数：硅Si为0.8％，铁Fe为0.6％，铜Cu为0.1％，锰Mn为0.03％，锌Zn为0.04％，其余为铝Al及不可避免的杂质元素；钢层各成分质量百分数：碳C为0.0015％，硅Si为0.2％，锰Mn为0.284％，磷P为0.01％，硫S为0.005％，铝Al为0.004％，其余为铁Fe及其他不可避免的杂质元素。
如图4所示，该成分的铝钢复合带材经加热到616℃保温60min热处理，未产生金属间脆性相化合物。
实施例3
采用的铝层各成分的质量百分数：硅Si为0.8％，铁Fe为0.7％，铜Cu为0.08％，锰Mn为0.04％，锌Zn为0.05％，其余为铝Al及不可避免的杂质元素；钢层各成分质量百分数：碳C为0.0015％，硅Si为0.01％，锰Mn为1.6％，磷P为0.01％，硫S为0.004％，铝Al为0.005％，其余为铁Fe及其他不可避免的杂质元素。
如图5所示，该成分铝钢复合带材经加热到608℃保温180min热处理，未产生金属间脆性相化合物。
如图6所示，该成分铝钢复合带材经加热到616℃保温60min热处理，未产生金属间脆性相化合物。
实施例4
采用的铝层各成分的质量百分数：硅Si为0.8％，铁Fe为0.7％，铜Cu为0.07％，锰Mn为0.05％，锌Zn为0.05％，其余为铝Al及不可避免的杂质元素；钢层各成分质量百分数：碳C为0.001％，硅Si为0.012％，锰Mn为0.26％，磷P为0.01％，硫S为0.003％，铝Al为0.005％，其余为铁Fe及其他不可避免的杂质元素。
如图7所示，该成分铝钢复合带材经加热到608℃保温180min热处理，未产生金属间脆性相化合物。
实施例5
采用的铝层各成分的质量百分数：硅Si为0.8％，铁Fe为0.6％，铜Cu为0.09％，锰Mn为0.04％，锌Zn为0.05％，其余为铝Al及不可避免的杂质元素；钢层各成分质量百分数：碳C为0.003％，硅Si为0.8％，锰Mn为0.294％，磷P为0.015％，硫S为0.004％，铝Al为0.004％，其余为铁Fe及其他不可避免的杂质元素。
如图8所示，该成分铝钢复合带材经加热到616℃保温60min热处理，未产生金属间脆性相化合物。
本发明实施例通过改变钎焊复合带材钢层中碳C、硅Si、锰Mn的含量及磷P、硫S、铝Al的含量，可以有效提高钎焊复合带材生成金属间脆性化合物的温度，并延长生成金属间脆性化合物所需的保温时间；本发明实施例的钢层材料与超低碳钢相比，价格降低20％～40％。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (3)

1.一种钎焊复合带材的钢层材料，其特征在于，包含：碳C、硅Si、锰Mn；各成分质量百分数：碳C为0.001％～0.05％，硅Si为0.01％～0.8％，锰Mn为0.26％～1.6％，其余为铁Fe及不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的钢层材料，其特征在于，所述不可避免的杂质元素包括：磷P、硫S、铝Al，其质量百分数为：磷P≤0.02％，硫S≤0.005％，铝Al≤0.005％。
3.一种钎焊铝钢复合带材，通过将铝层和钢层复合而成，其特征在于，所述铝层各成分质量百分数如下：硅Si为0.8％，铁Fe≤0.8％，铜Cu≤0.1％，锰Mn≤0.05％，锌Zn≤0.05％，其余为铝Al及不可避免的杂质元素；
所述钢层为权利要求1或2任一所述钢层材料。
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