高真空环境对于防止氧化至关重要。通过将复合板组件的内部抽真空至约 10⁻² 托的水平，您可以完全清除结合界面处的空气。这是强制性步骤，因为随后的轧制过程发生在超过 1100°C 的温度下，在此范围内任何残留的氧气都会导致立即氧化并阻止金属熔合。
实现高真空不仅仅是一个准备步骤；它是冶金结合的结构先决条件。如果不抽真空至 10⁻² 托，轧制所需的热量会产生氧化物屏障，从而无法在 SS317L 和 GR60 之间形成高强度结合。
真空结合的机制
防止高温氧化
复合板成功的首要威胁是氧气。在这些材料所需轧制温度下——特别是高于 1100°C 时——氧化速率会急剧加速。
如果空气残留在板材之间，热量会导致金属表面立即形成氧化物。这些氧化物充当物理污染物，阻碍金属结合所需的相互作用。
创建原始界面
为了使 SS317L（不锈钢）和 GR60（碳钢）等两种不同的金属结合，它们的原子必须能够扩散到边界。
这种扩散需要清洁的金属对金属接触。真空泵会清除产生表面杂质的大气，留下有利于原子扩散的原始环境。
成功的技术参数
10⁻² 托阈值
该过程需要特定的真空水平才能有效。必须将组件抽真空至大约10⁻² 托。
这种高真空水平可确保空气分子的密度足够低，能够有效地“饿死”氧化过程。
冶金结合的先决条件
板材之间的简单机械锁定不足以满足工业应用的要求；需要冶金结合。
真空是实现这种结合的促成因素。通过确保无氧化物表面，轧制的高温和高压可以迫使两种金属的晶格合并，从而形成高强度复合材料。
理解风险和权衡
真空不足的后果
如果真空系统未能达到 10⁻² 托，空气会残留在界面处。
这会导致出现“未结合”区域，氧化物会将钢层分开。在应力或进一步加工下，这些薄弱点可能导致复合板分层或结构失效。
精度与速度
维持高真空增加了制造过程的复杂性。
在加热开始之前，需要专门的泵送设备和时间来达到目标压力。然而，跳过或匆忙完成此步骤将不可避免地损害最终产品的完整性。
确保复合板的完整性
为了在 SS317L 和 GR60 之间实现一致的工业级结合，必须严格遵守这些参数。
- 如果您的主要关注点是结合强度：验证真空水平是否达到并保持 10⁻² 托，以确保完全无氧化物的接触表面。
- 如果您的主要关注点是过程控制：确保在抽真空完成后才开始加热循环，因为高于 1100°C 的温度会立即氧化未受保护的金属。
真空环境是基础的守护者，它将两块独立的金属板转化为一个单一的、统一的复合材料。
总结表：
| 关键参数 | 要求 | 轧制中的作用 |
|---|---|---|
| 真空水平 | ~10⁻² 托 | 去除氧气，防止界面氧化 |
| 轧制温度 | > 1100°C | 实现金属熔合和原子扩散 |
| 材料组合 | SS317L & GR60 | 创建高强度冶金复合材料 |
| 关键目标 | 无氧化物表面 | 防止分层和结构失效 |
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参考文献
- Laxya Gupta, Madangopal Krishnan. Effect of Heat Treatments on the Microstructure and Mechanical Properties of SS317L/ASTM SA516 GR60 Steel Clad Plate Fabricated Through Hot Roll Bonding. DOI: 10.1007/s11661-024-07547-w
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
