Спосіб виготовлення двошарової сталі

Изобретение относится к области электродуговой наплавки и может быть использовано при изготовлении двухслойной стали в металлургии. Изготовление двухслойной стали ограничено сложностью обеспечения качественного соединения углеродистого и плакирующего слоев. Известен способ изготовления двухслойной стали путем наплавки слябов легированными материалами и последующей прокатки металла [1]. Однако при этом в процессе прокатки под действием значительных удельных нагрузок нарушается сцепление плакирующего и углеродистого слово. Известен, взятый за прототип, способ изготовления двухслойной стали путем наплавки плакирующего слоя легированными материалами на углеродистую сталь [2]. Однако данный способ изготовления двухслойной стали является очень трудоемким, требует значительных затрат электроэнергии и не обеспечивает надежного сцепления плакирующего и углеродистого слоев, вследствие возможного образования закалочных структур в зоне сплавления. Задачей изобретения является обеспечение возникновения электромагнитных сил межатомного взаимодействия по всей поверхности контакта. Техническим свойством является обеспечение надежного сцепления слоев, повышение механических свойств и стойкости к межкристаллитной коррозии. Это достигается тем, что соединение слоев производят за счет пропускания по углеродистому и плакирующему металлу постоянною тока одинакового направления величиной в зависимости от размеров металла I ³ 107BL, А, где В - ширина металла, м; L - длина металла, м. Пропускание постоянного тока в данной зависимости обеспечивает возникновение электромагнитной силы притяжения и электромагнитного давления на соединяемые поверхности углеродистого и плакирующего слово, под действием которого происходит выдавливание окисленной поверхности и сближение соединяемых поверхностей на межатомное расстояние. При этом возникают силы межатомного взаимодействия, которые обеспечивают прочное сцепление плакирующего и углеродистого слоев. Силы межатомного взаимодействия имеют электромагнитную природу. Процесс сближения атомов происходит вначале по выступам, что увеличивает электромагнитное давление. С уменьшением расстояния между поверхностями электромагнитная сила притяжения, прямо пропорциональная квадрату тока и обратно пропорциональная расстоянию, возрастает. Возникновение сил межатомного взаимодействия по выступам приводит к сближению остальных поверхностей контакта и возникновению сил межатомного взаимодействия по всей поверхности контакта плакирующего и углеродистого слоев. Кроме того под действием электромагнитных сил происходит взаимное проникновение атомов в кристаллические решетки углеродистого и плакирующего слоев. Это обеспечивает увеличение контактной поверхности, прочное сцепление плакирующего и углеродистого слоев и высокие механические свойства двухслойной стали. Все существующие способы изготовления двухслойной стали основаны на сближении атомов на межатомное расстояние за счет механического давления или расплавления плакирующего и углеродистого слоев. Заявленное изобретение основано на эффективном способе сближения атомов за счет электромагнитного притяжения, создаваемого путем пропускания постоянного тока одинакового направления по углеродистому и плакирующему слоям в зависимости от размеров металла. Следовательно данный способ обнаруживает свои свойства - обеспечение возникновения сил межатомного взаимодействия по всей поверхности контакта углеродистого и плакирующего слоев при определенных условиях, а именно при пропускании по углеродистому и плакирующему слоям постоянного тока одинакового направления в зависимости от размеров металла I ³ 107BL. Значит эти условия являются существенными, а протекание тока в заявленной зависимости от размеров металла обеспечивает возникновение сил межатомного взаимодействия по всей поверхности и прочное сцепление плакирующего и углеродистого слоев. При пропускании по плакирующему и углеродистому металлу постоянного тока одинакового направления менее 107BL возникающая электромагнитная сила притяжения и электромагнитное давление недостаточны для выдавливания поверхностного окисленного слоя и сближения атомов на межатомное расстояние. Поэтому сцепление плакирующего и углеродистого слоев является непрочным и не обеспечивает высокие механические свойства двухслойных сталей. Способ изготовления двухслойной стали осуществляется следующим образом. Производят подготовку поверхностей и сборку углеродистого и плакирующего слоев. К собранному металлу осуществляют токоподвод и пропускают постоянный ток одинакового направления в зависимости от размеров металла I ³ 107BL. Пример. Производилось изготовление двухслойной стали, состоящей из стали Ст.3 толщиной 2мм и нержавеющей стали Х18Н10Т толщиной 0,5мм путем пропускания постоянного тока одинакового направления различной величины. В качестве источника питания использовали выпрямитель контактной сварки. Токоподвод осуществлялся к нержавеющей и углеродистой стали. Величину тока регулировали резисторами. Результаты проведенных исследований влияния величины тока на механические свойства и коррозионную стойкость двухслойной стали представлены в таблице. В результате проведенных исследований установлено, что пропускание по углеродистому и плакирующему металлу постоянного тока одинакового направления величиной I ³ 107BL, А, является оптимальным. Использование данного изобретения по сравнению с существующими обеспечивает следующие преимущества: - надежное сцепление плакирующего и углеродистого слоев за счет сближения атомов на межатомное расстояние и взаимное проникновение атомов двух слоев; - повышение прочности двухслойной стали и угла загиба в результате увеличения поверхности контакта плакирующего и углеродистого слоев; - повышение стойкости к межкристаллитной коррозии вследствие незначительного перемешивания плакирующего и углеродистого слоев; - повышение производительности, снижение себестоимости изготовления двухслойной стали. Использование данного изобретения обеспечивает высокие механические свойства и стойкость к межкристаллитной коррозии.